hidrologia & drenagem_apostila

Universidade Estadual de Campinas C E S E T Hidrologia e Drenagem

Professor: HiroshiPg.: 1/ 61

,

ST 306 2003



1 Parte: HidrologiaI Hidrologia: como conceito ou definio, trata-se da cincia que estuda a gua do Planeta Terra, consequentemente, as ocorrncias, circulao e distribuio, analisando e estudando fsica e quimicamente quanto a propriedade bem como a inter-relaes. Os estudo Hidrolgico so importante no tocante aos efeitos catastrficos das grandes cheias e estiagem e evidentemente, o quanto o trabalho humano interfere positivamente ou negativamente sobre o meio ambiente. II - Ciclo Hidrolgico: No Planeta Terra nota-se a presena de gua no estado lquido, slidos e gasoso, na atmosfera, na superfcie, no solo, no subsolo, nos rios, lagos oceano e mares, tambm nas calotas polares e tambm na atmosfera, todos, seja em qualquer lugar, posio ou poca, em constante movimento, o qual chamamos ou denominamos tecnicamente de Ciclo Hidrolgico. Pelo Ciclo Hidrolgico notamos as mudanas de estado ou posio em relao ao Planeta Terra, seguindo: Precipitao; Escoamento (intercepo); Escoamento (subterrneo); Evaporao.



III - Aplicao: III 1 Abastecimento: Domestico; Industrial; Irrigao.

III 2 Drenagens: Drenagem superficial; Drenagem subterrnea.

III 3 Obras Hidrulicas (Dimensionamento): Controle de cheias; Pontes; Bueiros; Galerias; Barragens; Diluio.

III 4 Irrigao: Controle estiagens; Controle de abastecimento alimentar; Bem estar social.

IV Precipitao Chuvas IV 1 Conceito fsico: O ar atmosfrico quente e mido, expande-se adiabaticamente (sem troca de calor ), eleva-se e resfria proporcionalmente em funo da altitude (ver esquema de temperatura), at atingir seu ponto de saturao. Uma parcela desse vapor de gua se condensa sobre os ncleos de condensao (partculas suspensas, formando as nuvens, conforme esquema abaixo:



Coalescncia

IV 2 - Sistema de Tempo Meteorolgico Depresses Frontais IV 2 1 Frontais: Trata-se da ascenso do ar atmosfrico mido no setor das encostas de duas superfcie descontinuas, ou seja, zona de transio entre duas massa de ar com caractersticas diferentes como circulao ciclnica, sistema alongado de baixa presso atmosfrica. importante saber que a ocorrncia se d na troposfera ( ver esquema de altitude) mais baixa. (abaixo de 6.000 metros de altitude). A superfcie frontal inclinada, isto , o ar mais frio e denso se introduz por baixo do ar mais quente sob forma de cunha, fazendo com que o ar mais quente e menos denso se deslize sobre o ar mais frio e denso, componente nas frontais conforme esquema abaixo:

Superfcie Base de Declive Inclinao Superfcie Base

Frente

Frente: Linha de interseo da superfcie frontal com o nvel do solo, ou superfcie de base. IV 2 2 Tipos de Frente Frontais IV 2 2 1 Frente quente: o deslocamento da massa de ar mais quente para a mais fria, onde em um determinado ponto, o ar quente tende a se elevar ou



ascender ou at mesmo substituir um ar mais frio (conforme o esquema apresentado). O deslocamento ocorre do Equador para os Plos.

de grande importncia, saber que essa ocorrncia, em termos de Hidrologia e Drenagem, influi muito em bacias hidrogrficas grandes. Diagnsticos meteorolgicos locais ocasionados por uma frente quente: Na vanguarda (antes ou inicio): Presso atmosfrica: constante diminuio; Ventos: velocidades variada (inconstante); Temperatura: Constante ou ligeiro aumento gradativo; Umidade: aumento gradativo; Nuvens: de baixo para cima, nota-se a presena de nimbos-stratus; alto stratus; camulos-strtus e cirros; Condio do tempo: chuva continua; Visibilidade: sob chuva, ms condies, boas sem chuvas; Abrangncia: largura da varredura de 80 a 240 quilmetros; Deslocamento: do Equador para os Plos no hemisfrio Sul NW SE no hemisfrio Norte SW NE.



No domnio (durante): Presso atmosfrica: cessa a diminuio; Vento: muda de direo e diminui a velocidade; Temperatura: aumenta levemente; Umidade: rpida elevao; Nuvens: nimbos e baixostratus; Condies do tempo: diminui a precipitao, quase cessando; Visibilidade: ruim, com nuvens baixas e neblina.

Na retaguarda (aps): Presso atmosfrica: pouca variao, quase estvel; Vento: constante; Temperatura: pouca variao; Nuvens: stratus e stratuscumulos ; Tempo: chuvas intermitentes, chuviscos; Visibilidade: nuvens baixas, nevoeiros, ruim.

IV 2 2 2 Frente Fria:



o deslocamento de uma massa de ar mais fria para uma massa de ar quente, com penetrao em forma de cunha, provocando a ascenso do ar quente. A inclinao em torno de 1:40 a 1:80 Km, com deslocamento de 50 a 80 Km/h, do Plo Sul para o Equador (SW NE) HS e no HN (NW SE). Diagnsticos meteorolgicos locais ocasionados por uma frente fria: Na vanguarda (inicio): Presso atmosfrica: diminuio; Ventos: velocidade variada, com variaes sintomticas; Temperatura: constante com algumas quedas durante as chuvas; Umidade: estvel sem variaes notria; Nuvens: alto-cmulus e strato-cumulus seguidas por cumulo-nimbos; Tempo: algumas chuvas com trovoadas; Visibilidade: ruim, com presena de nevoeiros. No domnio (durante): Presso atmosfrica: rpida elevao; Ventos: Rajadas, com sbitas mudanas de direo; Temperatura: queda acentuada; Unidade: queda acentuada; Nuvens: altocumulus e stratocumulus, seguidas por cumulonimbos; Tempo: aguaceiros, acompanhado de granizos e trovoadas; Visibilidade: m condio temporria seguida de melhoria rpida. Na retaguarda (aps): Presso atmosfrica: elevao lenta e continua; Ventos: rajadas, e posterior constncia;

Universidade Estadual de Campinas C E S E T Hidrologia Temperatura: estvel ambientalmente; com e Drenagem variao,


pequena

quase

imperceptvel

Nuvens: cumulus e, cumulus-nimbos; Tempo: chuvas com nuvens baixas com precipitao intensa com passagem rpida; Visibilidade: muito boa.

IV 2 2 3 Frente oclusa: no encontro entre duas frentes, ou seja, uma frente fria alcanando uma frente quente , uma delas elevada, isto , o ar quente entre as frentes elevado da superfcie at ocorrer completa ocluso (ver esquema abaixo). A frente oclusa caracterizada por dois tipos. IV 2 2 3 1 Ocluso fria e quente:

IV 3 Sistema de tempo meteorolgico Depresso no Frontais IV 3 1 Depresses Trmicas: Resultante de prolongado e intenso aquecimento solar na superfcie terrestre solo e ar atmosfrico sobrejacente. Devido ao aquecimento, ocorre uma expanso geral do ar e, conseqentemente, uma ascenso, provocando ento a queda da presso atmosfrica ao nvel do solo. A ocorrncia deste fenmeno no causa mau tempo generalizado, salvo em condies em que o ar atmosfrico esteja muito mido. No deserto quente, as depresses trmicas provocam ventos convectivos seco e quente. Nas latitudes mdias as depresses trmicas esto sempre associadas a trovoadas principalmente no vero.



So as causadoras da conhecida chuva de vero ou chuvas convectivas localizadas, com grande intensidade e curta durao. So tambm as causadoras de um problema de drenagem como cheias e enchentes. Na regio Sudeste do Brasil mais precisamente no Estado de So Paulo, as chuvas convectivas ocorrem no perodo vespertino, onde o sentido predominante de NW para SE. Formao: 1. Estratos: Nuvens em camadas baixas, cinzenta, bastante uniforme, pouco acima do nvel de condensao + 20 metros de altitude ( nuvens baixas) chuviscos. 2. Cmulos: Nuvens baixas, isoladas ou esparas, densas, forma de torres couve-flor, com base escura mdia (sombra de base). 3. EstratosCmulos: Nuvens baixas, estratificadas, que apresentam revolues verticais, esbranquiadas e alongadas, nota-se uma espessura irregular na camada superior, prenunciam uma relativa densidade, com possveis tendncia de chuvisco e garoas. 4. NimbosEstratos: Nuvem baixa, com base apresentando horizontalizao e sombra relativamente escura, dando tendncia de breves precipitaes bem localizadas. Elas sempre esto associadas a nuvens EstratoCmulos e so alongadas. 5. Nimbos: So nuvens densas de altitude em torno de 2,5 Km, localizadas abaixo dos Alto Estratos, so bem escuras devido a espessura superior e provoca chuvas fortes e trovoadas. So as nuvens de descarga de precipitao das convectivas. 6. CmulosNimbos: So nuvens situadas logo acima do Nimbos, que mostram grande espessura vertical, e tambm se localiza na parte intermediria entre os Nimbos e a Bigorna, logo abaixo do nvel de congelamento (10 Km). 7. CirroCmulos: So as nuvens localizadas prximas ao nvel de congelamento, na altitude em torno de 10 a 11 Km, mostram aspecto lcteo, dissociadas em flocos (cu encarneirado), carregadas de Gelo. 8. Cirro-Stratos: So nuvens altas, componentes do Topo da Bigorna, nas nuvens espessas, numa altitude entre 10,5 a 11,5 km, no ocultam o sol nem a lua, e s vezes mostram o Halo ( reflexo do espectro). 9. Cirros-Fibratus: So nuvens mais altas, prenunciam mudana de tempo (chuvas), so conhecidas como Rabo de Galo.

Universidade Estadual de Campinas C E S E T Hidrologia IV-3-2- Depresso Ar Polar: e Drenagem


Desenvolvem-se no ar instvel dos plos. Ocorrem principalmente no inverno, com durao de um a dois dias, trazem chuvas e muita instabilidade.

IV-3-3- Depresses de Sotavento: Sotavento so os deslocamentos de ar que atravessam o relevo (figura abaixo), assim como os deslocamento que chegam so chamados de Barlavento. No nordeste Brasileira o Barlavento chamado de Barravento.

2 Parte Bacia HidrogrficaI - Definio: Trata-se de uma superfcie definida topograficamente drenada por um curso d'gua ou um talvegue, tal que toda vazo efluente seja descarregada ou passe por um determinado ponto definido, por outro lado, ou seja, montante, o limite de uma bacia Hidrogrfica sempre definida e limitada por um divisor de gua, mais comumente denominada de Espigo ou Divisor topogrfico . II -Tipos de curso Dgua: II-1- Perenes: Mantm sempre uma vazo no talvegue ou lveo durante o ano todo.



N

T

N N

F F

c

h u v o s e c o

s

1 Nvel Fretico Mximo: Perodo das Chuvas 2 Nvel Fretico Mnimo: Perodo das Estiagens II-2-Intermitentes: Apresenta um fluxo de gua sazonal, somente no perodo chuvoso, onde o nvel fretico se eleva e passa a contribuir sob forma de afloramento sub-superficial.

C

H

U V A A S

S

N N F

F m

m

in .

x .

S E C

II-3-Efemeros: S apresenta fluxo durante, e logo aps as chuvas valetas. III- Caractersticas Fsicas: III-1- rea de Drenagem A ou S: Determinadas topograficamente ou planimtricamente, acompanhando os Espiges e fechando sempre ortogonalmente s curvas de nvel em direo ao ponto do projeto. Ponto do Projeto Trata-se do local definido para avaliar as vazes ou mais precisamente o local da obra a ser executada, como exemplo, pontes, barragens, bocas de lobo, sarjetas e sargetes. III-2- Quanto a forma: III-2-1-Coeficiente de Compacidade Kc Relaciona o permetro da bacia hidrogrfica, com uma circunferncia de um circulo de rea igual ao da baciaKc = Perimetro da Bacia " P" ( Km) C i r cu n f e r n c i a de um crculo de rea igual ao da Bacia Hidrogrfi ca ( Km)A =R 2 S = R 2 A P R= Kc = 2R



OBS: Quando o valor de Kc tender a 1 ou aproximar de 1, maior a probabilidade de ocorrer cheia. O fator de forma da bacia importante na definio do tempo de concentrao. III-2-2- Fator de Forma KF: Relaciona a largura mdia da bacia com o comprimento Axial da Bacia Hidrogrfica.

Kc=

L a rgu ra M d ia a B a c ia " L " d C o m p r i m e n t o A x ia l d a B a c ia " L"onde : A = rea da Bacia ( Km 2 )

A L= L

Sendo:

L = Compriment o Axial ( Km)III-2-3-Densidade de Drenagem Dd: Relaciona o comprimento total dos cursos dgua dentro da bacia hidrogrfica com a rea da bacia hidrogrfica.Compriment o dos Cursos d gua ( Km ) rea da Bacia ( Km 2 )

Dd =

LT = Comprimento Total dos Cursos d'gua A = rea da Bacia HidrogrficaDd = Lt A Km 1

III-3-Caracterstica do Relevo de uma bacia: III-3-1- Curva Hipsomtrica: Relaciona as reas localizadas acima ou abaixo das curvas de nvel. Exemplo:



1 Cotas 502-500 500-490 490-480 480-470 470-460 460-448

2 Ponto Mdio 501 495 485 475 465 464

3 rea (Km2) 1,2 5,5 6,7 7,2 6,4 6,1

4 rea Acum. 1,2 6,4 13,1 20,3 26,7 32,8

5 % 17,10 16,30 18,40 16,2 16,1 15,9

6 % Acum. 17,10 33,40 51,80 68,00 84,10 100,00

7 Coluna 2 x Coluna 3 601,20 2574,00 3249,50 3420,00 2976,00 2769,40

III-3-2- Declividade do lveo: A velocidade de um rio, depende da declividade dos canais pluviais onde, quanto maior a declividade, maior a velocidade. A declividade mdia, dividindo-se a diferena total de elevaes do leito pela extenso total horizontal.

5 1 5 0 4 9 4 8 4 7 4 6 4 5 4 4

0 0 0 0 0 0 0 0

S

6

S

4

S

5

HS2

S

3

S L

1

L

L

L

L

L

L

L

L

H S1 = lS1 =

H de cotas ( MAIS ALTA MAIS BAIXA)

502 448 = 0,0063 m x 100 = 0,628 % m 8600



A declividade pode ser definida tambm de maneira que a reta traada defina reas iguais acima e abaixo no perfil destacada como S2. Outro ndice o da declividade (S3) que indica o tempo de percurso da gua ao longo do perfil longitudinal onde:

S3 =

Distncia em Km li Si

III-4-Escoamento Superficial: III-4-1- Generalidades: O escoamento superficial o fator mais importante do ciclo hidrolgico em termos de drenagens. Trata-se da ocorrncia e transporte de gua na superfcie terrestre e esta associado maioria dos estudos hidrolgicos e proteo aos fenmenos catastrficos provocados pelo seu deslocamento, abrangendo desde o excesso de precipitaes e suas diretas conseqncias at um dimensionamento preventivo duradouro. III-4-2-Fatores Influentes: III-4-2-1 Fatores Climticos: Intensidade: Quanto maior a intensidade, lgico ser maior o escoamento superficial; Durao: Quanto maior a durao, maior o escoamento superficial; Precipitaes Antecedentes: Quanto maior a umidade do solo (saturao) maior o escoamento superficial.

III-4-2-2- Fatores fisiogrficos: rea da bacia: quanto maior a rea da bacia, maior o escoamento superficial; Permeabilidade do solo: quanto mais permevel o solo, menor ser o escoamento superficial; Interceptores: obras hidrulicas contidas na bacia, principalmente barragem, diminuem o escoamento superficial, porm, retificaes nos meandros dos curso dgua aumentam o escoamento superficial; Vegetao: quanto maior for a presena de vegetao em densidade, menor o escoamento superficial; Declividade: quanto maior for a declividade, maior o escoamento superficial.

-

III-5-Grandeza que caracterizam o escoamento superficial:



III-5-1- Vazo Q: a principal grandeza que caracteriza o escoamento e normalmente expressa em m3/s. A quantidade da vazo, est diretamente associada velocidade de escoamento e na rea superficial e a velocidade por sua vez est diretamente ligada proporcionalmente declividade superficial j a rea superficial est associada forma ou figura da rea.

Q = S.V ou Q = A.V onde:V=velocidade (m/s) S=A= rea (Km2) ou (hectares) ou (m2) III-5-2-Vazo especifica: definida como vazo por unidade de rea, e serve como comparativo entre bacias. III-5-3-Coeficiente de escoamento superficial C: Tambm denominado, comumente, como coeficiente de Run-Off e a relao entre volumes precipitados." C" = Volume Escoado Volume precipitad o

Obs.: Os valores de C encontram-se tabelados ou pre-estipulado. Para melhor eficincia, o ideal adotar conforme caractersticas da bacia hidrogrfica. III-5-3-1-Quanto ao relevo CR: Terreno ngreme, com declividade mdia superior a 30% 0,40. Terreno montanhoso, com declividade mdia de 10% a 30% 0,30. Terreno ondulado, com declividade mdia de 5% a 10 0,20. Terreno relativamente plano, com declividade mdia de 0,1% a 5% 0,10.

III-5-3-2-Quanto a infiltrao no solo CIS: Sem cobertura ou sem efeito, com presena de pedras, ou ainda com uma fina camada de solo, com baixa capacidade de infiltrao 0,20. Infiltrao lente, solo argiloso, com baixa tipicamente considerado como barro 0,15. capacidade de absoro,

-

Infiltrao normal, com camada argilosa profunda, tpicas de regio de plancies 0,10.



Infiltrao elevada, com camada arenosa profunda, ou mesmo quando se nota que o solo possui grande capacidade de infiltrao (seca rapidamente), solo poroso 0,05.

III.5.3.3. Cobertura vegetal: CV: Cobertura esparsa ou mesmo ausente, escassa ou rala 0,20. Cobertura esparsa a moderada, com cultura nas reas limpas com cobertura pobre, e menos de 10% de rea drenante 0,15. Cobertura moderada a boa, com 50% em mdia da rea de drenagem com boas pastagens, arvoredos, culturas nas reas limpas inferiores a 50% da rea drenante 0,10. Cobertura boa e excelente, com cerca de 90% da rea drenante de pastagens, arvoredos ou cobertura equivalente 0,05.

-

-

III.5.3.4. Acumulao superficial CAS": Acumulao precria ou negligencivel, com depresso superficiais raras ou poucas, com escoadouro ngreme e pequeno, desprovidos de lagos ou pntanos 0,20. Acumulao baixa, com pequenos escoadouros bem definidos e privados de lagos e pntanos 0,15. Acumulao normal, bem considervel nas depresses superficiais, com sistemas drenantes de solos tpicos de plancies com lagos e pntanos inferiores a 2% da rea de drenagem 0,10. Acumulao elevada, nas depresses superficiais, com plancies alagadas e grande quantidade de lagos 0,05.

-

-

-

III-5-3-4-Classificao da bacia: Extrema: Quando a soma dos coeficientes, quanto ao relevo + infiltrao no solo + cobertura vegetal + acumulao superficial resultar 1,00. Elevado: Quando a soma dos coeficientes, quanto ao relevo + infiltrao no solo + cobertura vegetal + acumulao superficial resultar 0,75.



Normal: Quando a soma dos coeficientes, quanto ao relevo + infiltrao no solo + cobertura vegetal + acumulao superficial resultar 0,50. Baixo: Quando a soma dos coeficientes, quanto ao relevo + infiltrao no solo + cobertura vegetal + acumulao superficial resultar 0,25. Obs.: Esta classificao muito importante no projeto de barragens e essas informaes devem ser coletadas e observadas no local, fazendo investigaes do subsolo anlise do solo, em paralelo com fotointerpretaes. Note-se tambm que numa bacia hidrogrfica, principalmente nas grandes, ocorrem variaes ou diversificaes nos item acima, isso faz com que seja necessrio fazer uma mdia ponderada, diretamente proporcional a rea predominante de cada uma dessa caractersticas. Ex.: Numa bacia onde em termos de cobertura vegetal, existem setores com cobertura vegetal boa, outro setor com cobertura moderada, e outro com cobertura fraca, devemos medir a rea predominante de cada tipo e relacionar com a rea total. 1- rea total da bacia hidrogrfica = 75 Ha 2- rea com cobertura vegetal boa = 34 Ha Ccv1 = 0,05 3- rea com cobertura moderada = 23,5 Ha Ccv2 =0,10 4- rea com cobertura fraca = 17,5 Ha Ccv3 = 0,20

III-5-3-5-Valores complementares do coeficiente de RunOff: Os dados subseqentes dos valores de coeficientes de escoamento superficial devem ser cuidadosamente aplicados, os quais so aplicados e utilizados sempre referencialmente a cada tipo de obra e com projees futuras. Declividades (%) Florestas: 05 5 10 Pastagens: 05 5 10 10 30 TIPOS DE SOLO Barro Arenoso Barro ArgilosoArenoso 0,30 0,35 0,30 0,35 0,40 Argiloso

0,10 0,25 0,10 0,15 0,20

0,40 0,50 0,40 0,55 0,60



Terra cultivada: 0,30 05 0,40 5 10 0,50 10 30 Tabela I (Drenagem na Agricultura)

0,50 0,60 0,70

0,60 0,70 0,80

Obs.: Os valores acima esto mais indicados para dimensionamento de canais e para sistematizao de terrenos. Os coeficientes subseqentes so aplicveis a tormentas (tempestades) de perodo de retorno de 5 a 10 anos T . Obs.: O perodo de retorno T de um chuva ou de um pico de cheia est diretamente relacionado com o grau de segurana e proteo no dimensionamento de obras. Descrio da rea rea comercial: - Residncia - Bairros rea residencial: - Residncia isolada - Unidades mltiplas (separadas) - Unidades mltiplas (conjuntos) - Lotes acima de 2000 m2 reas com prdios de apartamentos rea industrial: - Industriais leves (pequenas) - Industriais pesadas (grandes) Parque e cemitrios Coef. De Run-Off 0,70 0,95 0,50 0,70 0,35 050 0,40 060 0,60 0,75 0,30 0,45 0,50 0,70 0,50 0,80 0,60 0,90 0,10 0,25

Descrio da rea rea de recreao playgronds Ptios ferrovirios rea sem melhoramentos Tabela II Mtodo racional

Coef. De Run-Off 0,20 0,35 0,20 0,40 0,10 0,30

Obs.: Estes valores so aplicados nos dimensionamentos, utilizando-se o mtodo racional. Valores de Coef. Run-oof



Uso do solo ou grau de Mnimos urbanizao rea com urbanizao futura 0,50 (projeo) Totalmente Urbanizada Ares com urbanizao Futura 0,35 (projeo) Parcialmente urbanizada rea com predomnio de plantao, 0,20 pasto e urbanizao recente Tabela III Mtodo Racional (complementar)

Mximas 0,70 0,50 0,35

Caractersticas da Superfcie Ruas: - Com pavimentao asfaltica - Com pavimentao de concreto Passeios ( caladas ) Telhados Terrenos com capim (solo arenoso): - Pequena declividade (2%) - Declividade mdia (2% a 7%) - Declividade acentuada (7% ou mais)

Coef. De RunOff 0,70 0,95 0,80 0,95 0,75 0,85 0,75 0,95 0,05 0,10 0,10 0,15 0,15 0,20

Terrenos com capim (solo silte arenoso): 0,15 0,20 - Pequena declividade (2%) 0,20 0,25 - Media declividade (2% a 7%) 0,25 0,30 - Acentuada declividade (acima de 7%) Tabela IV Mtodo Racional - Composio III-5-4-Tempo de concentrao; tc: o tempo de durao da chuva, e deve ser correlacionado com o tempo gasto para a concentrao na bacia em estudo, em resumo, trata-se do tempo necessrio para que toda rea de drenagem passe a contribuir efetivamente na seo ou ponto do projeto. Considera-se a chuva de projeto com intensidade constante ao longo do tempo sabendo que seu valor varia inversamente com a durao. De maneira geral, o tempo de concentrao de uma bacia hidrogrfica, depende dos seguintes parmetros. rea da Bacia; Comprimento e declividade do canal mais longo (principal);



Comprimento ao longo do curso, principal, desde o centro da bacia at a seo de sada considerada (ponto de projeto); Forma da bacia; Declividade mdia do terreno; Declividade e comprimento dos afluentes; Rugosidade do canal; Tipo de cobrimento vegetal; Distncia entre o ponto de projeto ao espigo divisor topogrfico, sendo que as trs primeiras caractersticas fisiogrficas citadas acima so as que mais influenciam no tempo de concentrao.

O tempo de concentrao no constante para uma dada rea, mas sim varia com o tipo de recobrimento vegetal e altura de distribuio da chuva sobre a bacia. Mas, para perodos de retorno superiores a 10 anos, a influncia da vegetao pode ser desprezada. Existem frmulas empricas e bacos que fornecem o valor do tempo de concentrao em funo das caractersticas fsicas da bacia. Formulas Empricas:A ( regi es P n la as ) "V entura "

tc = 4,54

tc = 7,63

tc = 4 ,6 35

A ( regies com Declives ) IA.I " P s i a in "

"Ventura "

Onde:

A = rea da bacia hidrogrfica (km2) tc = Tempo de concentrao (minutos) i = Declividade mdia do talvegue i = m/km OBS.: Existem outras formulas para tc, ver adiante.

III-5-5-Perodo de Retorno: T: A intensidade mdia da precipitao quer seja obtida diretamente da anlise estatstica de chuvas em reas, ou quer seja de valores pontuais, ir sempre depender da freqncia do evento considerado. Deve-se lembrar que se utiliza a precipitao com a finalidade de se obter uma estimativa de pico de vazo no escoadouro (talvegue) de uma bacia hidrogrfica.



A escolha do perodo de retorno deve ser feita admitindo-se que o tempo de retorno da precipitao seja o mesmo da cheia que ela provoca. Isto no exatamente verdadeiro, pois a concorrncia de uma grande cheia no depende apenas da ocorrncia repetida, ou ser repetida mas sim, das condies em que se encontra uma bacia durante o fenmeno em termos de escoamento superficial (intercepes por falta de limpeza ou manuteno). O perodo de retorno est sempre relacionado com o grau de segurana que se deseja proporcionar aos bens protegidos (vida humana) e, portanto, relaciona-se diretamente no dimensionamento de obras. A seleo do perodo de retorno de um evento Chuva de um projeto qualquer requer usualmente um estudo tcnico econmico que indique qual o risco do capital aplicado nessas obras. Este risco est associado aos danos provocados por eventos hidrolgicos, e deve ser minimizado. Em resumo, perodo de retorno o intervalo mdio de tempo expresso em anos, onde o evento chuva pode ser igualado ou superado em relao ao numero de observaes de pelo menos um vez. III-5-6-Freqncia: o nmero de ocorrncia de uma dada precipitao no decorrer de um intervalo de tempo fixado.1 = Perodo de Re torno F

Ex.: Atravs das altura mximas de chuva de durao de 24 horas, lidas em pluvimetros, so diferentes de chuvas de durao de 24 horas. Os dados subseqentes so resultados pesquisados de chuvas mximas de durao igual a 24 horas na cidade de So Paulo. A interpretao segundo o conceito de freqncia ser: (50,8 mm/h); (78,0 mm/h); (78,7 mm/h); (84,4 mm/h); (119,2 mm/h); (93,6 mm/h); (86,5 mm/h); (82,3 mm/h); (54,8 mm/h); (65,7 mm/h); (69,9 mm/h); (82,7 mm/h); (124,3 mm/h); (140,2 mm/h); (84,8 mm/h); (82,0 mm/h); (64,7 mm/h). (73,1 mm/h). (71,7 mm/h). (90,2 mm/h). (92,2 mm/h). (88,1 mm/h). (83,0 mm/h). (72,7 mm/h).



(68,3 mm/h); (53,2 mm/h); (58,6 mm/h); (55 mm/h); N de ordem: Precipitao : 5 92,2 10 84,4 15 81,3 20 73,1 25 65,7 30 58,6 35 53,2 1 140,2 6 90,2 11 83,0 16 81,3 21 72,7 26 65,3 31 55,7 36 50,8

(65,3 mm/h); (53,7 mm/h); (60,6 mm/h); (81,3 mm/h); 2 124,3 7 88,1 12 82,7 17 78,7 22 71,7 27 64,7 32 59,0

(63,2 mm/h). (55,7 mm/h). (75,5 mm/h). (81,3 mm/h). 3 119,2 8 86,5 13 82,3 18 78,0 23 69,9 28 63,2 33 54,8 4 93,6 9 84,8 14 82,0 19 75,5 24 68,3 29 60,6 34 53,7

Com: m = numero de ordem n = numero de anos de observao F = freqncia F = P= estimativa probabilstica F = m/m (mtodo Califrnia) F = m/(n+1) (mtodo de Kimbal) Ex.: Para m = 20 73 mm de precipitao

N = 36 (36 anos observados) M = 20 (dado) F = 20 = 0,556 36 F% = 55,6



Portanto h uma probabilidade de 55,6% de ocorrer a chuva de 73,1 mm e durao igual a 24 horas ou ser superior pelo menos uma vez, num ano qualquer. T = Perodo de retorno:T= 1 F T= 1 0,556 T = 1,8 anos

Obs.: O perodo de retorno, deve ser sempre utilizado em numero interior. Portanto, para T = 1,8 anos, utiliza-se T = 2 anos Obs.: Para perodo de retorno bem menores, que o numero de ano de observao o valor encontrado acima de F pode dar uma melhor idia do valor real de P (probabilidade). Para m = 6 m =6 h = 90,2 mm

F =mT=1 F

m

F=6

36

F = 0,166T = 6 an os

T= 1

0,166

T = 6,0 2

Assim, sendo, a probabilidade da chuva intensa de durao igual a 24 horas (h = 90,2) ser igualada ou superior pelo menos uma vez num ano qualquer ser de 16,6%, ento, pode nos adiantar que a segurana do projeto em que podemos contar, de que num ano qualquer no venha ocorrer alturas de chuvas superior ou igual a 90,2 mm ser

100% - 16,6 = 83,4%Ento, em termos de projeto dizemos que: Teremos 83,4% de probabilidade de no chover.

Resumindo: 1. Com pequenos perodos de retorno, haver maior risco de ocorrncia da chuva de projeto num ano qualquer. Validos para obra de pequeno custo e pequeno alcance de projeto. 2. Com perodo de retorno maiores o risco de ocorrncia da chuva de projeto um ano qualquer ser menor. Valido para obra de alto custo e alcance de projeto grande.



Adota-se o perodo de retorno considerando sempre o custo e beneficio prejuzos comunitrios. Exemplo: 1. Vida til da obra = 3 anos Perodo de retorno = 5 anos Qual a probabilidade de ocorrer uma precipitao que danifique a obra?P = 1 (1 T ) n P = 1 (1 1 n ) T

P = probabilidade T = Perodo de retorno N = n de anos (vida til) P = 1 (1 1/5 )3 = 0,488 Obs.: Para obras de GAP (galerias de guas pluviais) urbanas adota-se T = 10 anos. P = 1/T = P = 1/10 = P = 0,10 Ento: - O risco de 10% (num ano qualquer ); - Segurana de 90% (num ano qualquer). Exemplo: O vertedor de uma barragem vai ser dimensionado para uma chuva de perodo de retorno de 100 anos. Qual a probabilidade de que tal chuva venha ocorrer nos prximos 20 ano? P = 1 - (1 - 1/T)n T = 100 anos N = 20 nos P = 1 -(1 - 1/100)20 = 22% Para T = 150 anos? IV- Intensidade das chuvas: IV-1-Definio: Trata-se da medida quantitativa de chuva precipitada sobre uma determinada rea num certo perodo de tempo.



Essa quantidade sempre volumtrica . Convencionalmente, a rea fixada em metros quadrados m2 e a medida volumtrica determinada em funo da altura acumulada. Exemplo: Uma chuva com intervalo de 10 mm/h. Isso quer dizer que em uma hora precipitou uma altura de 10 mm. Considera-se que se tivesse um coletor com rea de 1 m2 e a precipitao acumulou uma altura 0,01 m em uma hora, resulta-nos 10 mm/h. Se toda essa gua precipitada fosse recolhida e no evaporasse e nem se infiltra-se teramos em um volume de 0,01 m3 por m2 em uma rea. IV-2-Medidores: IV-2-1-Pluvimetro: Mede a totalidade da precipitao, atravs de leitura do nvel da gua por meio de uma proveta graduada. A precipitao coletada por um frasco especificado conforme norma, e conforme o esquema abaixo:

Foto de um Pluvimetro

A leitura normalmente feita uma vez por dia, logo de manh 8 horas ,9 horas ou as 7 horas , conforme critrio adotado pelo observador ou analista. Sendo assim, todos os dias as 9 horas da manh, por exemplo, lgico no possvel medir ou detectar a intensidade.



IV-2-2-Pluvigrafo: Trata-se de um coletor associado a um registrador que registra um grfico, a evoluo de quantidade volumtrica em nvel que cai. Possui um dispositivo de tempo que permite o registro da intensidade em funo do tempo, conforme esquematizado abaixo.

IV-3-Durao da chuva: o tempo decorrente entre o cair da primeira gota at a ultima gota, medidas em minutos, horas ou at dias. Tendo-se a durao e intensidade mensuradas, a estimativa volumtrica precipitada em uma bacia determinada. Obs.: Chuvas forte apresenta curta durao, e chuvas de baixa intensidade fracas so de durao maior.



IV-4-Equao de intensidade: IV-4-1-Limeira e regio: Com:i= 77 ,56 x T 0,1726 (tc + 25 ) 1, 087 xT0 , 0056

i mm/minuto (intensidade) T anos (perodo de retorno) tc minutos (tempo de concentrao) t aplicar formula de Kirpich (ver adiante) IV-4-2-Campinas: Com:i= 2524 ,9 x T 0,136 0 , 007 (tc + 20 )0,948 xT

i mm/hora (intensidade) T anos (perodo de retorno) tc minutos (tempo de concentrao) IV-4-3-So Carlos:i= 1681 ,8 x T 0,199 (tc +16 )0 ,936

Com: i mm/hora (intensidade) T anos (perodo de retorno) tc minutos (tempo de concentrao) IV-4-4-So Paulo - Capital:i= 1747 ,9 x T 0 ,181 (tc +15 ) 0 ,89

Com: i mm/hora (intensidade) T anos (perodo de retorno) tc minutos (tempo de concentrao) IV-4-5-Resumo:i= a tc + b onde :

Universidade Estadual de Campinas C E S E T Hidrologia Para T = 05 T = 10 T = 15 T = 30 anos, anos, anos, anos, a = 23 a = 29 a = 48 a = 95 e Drenagem e e e e b = 3,4 b = 3,9 b = 8,6 b = 16,5


V - Mtodos de clculos: V-1-Mtodos racionais: um mtodo aplicvel para determinao de vazes de projetos para bacia com rea de at 50 hectares V-1-1-Equao racional: Q= C . i .A Com:

Q = vazo C = coeficiente de deflvio RunOff i = intensidade da chuva A = rea da bacia Exemplo aplicativo:

Dados: C = 0,5 (coef. De Run Off) t = 20 minutos (tempo de coef.) h = 30 mm (altura da precipitao) A = 0,5 km2 (rea da bacia) Resultado: Q = ? m3/min1. i= h tc i= 30 mm 20 min i = 1,5 mm min

Pode-se apresentar, para melhor efeito de clculo a seguinte maneira:

i = 1,5 x 60

i= 90 mm/hora

Sendo assim, tornas-se fcil determinar a vazo de projeto, isto :Q= 0,5 x 90 x 0,5 3,6 Q=3 0,5 x 0,090 m x 500 .000 ,00 m 2 Q = 6,25 m Vazo de Pr ojeto seg 3600 segundos

O mtodo racional pressupe hipteses:



a) Distribuio uniforme da chuva sobre a bacia;

Por isso que a rea limitada no mximo em 50 hectares. b) Constncia de precipitao quanto a intensidade; c) O tempo de concentrao tc, igual a durao da chuva; d) O coeficiente de RUN-OFF constante para a bacia toda. O mtodo racional preceitua: a) Perodo de retorno T em anos onde: S < T < 10 anos, para projetos de galerias de guas pluviais GAP. T=25 anos, para macro drenagem urbana como canais, pontes e bueiros. b) Durao da chuva (t): eqivale ao tempo de contrao (tc) da bacia e para avaliar, no caso de macro drenagem utiliza-se a frmula de Kirpch.tc = 57 ( L3 0,385 ) H onde :

L = extenso do curso dgua em Km. H = Desnvel entre a cabeceira do rio at o local da obra ponto em metros. Ou pode-se calcular por:

tc = 57 (

L2 0, 385 ) I

onde :

tc = tempo de concentrao em minutos. L = Extenso do curso dgua em Km. I = Declividade do curso dgua em metro por mil metros (%).



Terminologia BsicaUm sistema de drenagem de guas pluviais composto de uma srie de unidades e dispositivos hidrulicos para os quais existe uma terminologia prpria e cujos elementos mais freqentes so conceituados a seguir. Greide - uma linha do perfil correspondente ao eixo longitudinal da superfcie livre da via pblica. Guia - tambm conhecida como meio-fio, a faixa longitudinal de separao do passeio com o leito virio, constituindo-se geralmente de peas de granito argamassadas. Sarjeta - o canal longitudinal, em geral triangular, situado entre a guia e a pista de rolamento, destinado a coletar e conduzir as guas de escoamento superficial at os pontos de coleta.

Sarjetes - canal de seo triangular situado nos pontos baixos ou nos encontros dos leitos virios das vias pblicas, destinados a conectar sarjetas ou encaminhar efluentes destas para os pontos de coleta.



Bocas coletoras - tambm denominadas de bocas de lobo, so estruturas hidrulicas para captao das guas superficiais transportadas pelas sarjetas e sarjetes; em geral situam-se sob o passeio ou sob a sarjeta. Classificao: Dependendo da estrutura, localizao ou do funcionamento, as bocas coletoras recebem vrias qualificaes agrupadas como segue: a) quanto a estrutura da abertura ou entrada: simples ou lateral; gradeadas com barras longitudinais, transversais ou mistas(boca de leo); combinada; mltipla.

b) quanto a localizao ao longo das sarjetas: intermedirias; de cruzamentos; de pontos baixos.

c) quanto ao funcionamento: livre; afogada.

Definio: chama-se de depresso um rebaixamento feito na sarjeta junto a entrada da boca coletora, com a finalidade de aumentar a capacidade de captao desta. Escolha do Tipo de Boca Coletora: A indicao do tipo de bola coletora de essencial importncia para a eficincia da drenagem das guas de superfcie. Para que esta opo seja correta, deve-se analisar diversos fatores fsicos e hidrulicos, tais como ponto de localizao, vazo de projeto, declividade transversal e longitudinal da sarjeta e da rua, interferncia no trfego e possibilidades de obstrues. A seguir so citadas, para cada tipo de boca coletora, as situaes em que melhor cada uma se adapta.



a) Boca coletora lateral: pontos intermedirios em sarjetas com pequena declividade longitudinal ( 1 a 5%); presena de materiais obstrutivos nas sarjetas; vias de trfego intenso e rpido; montante dos cruzamentos.

b) Boca coletora com grelha: sarjetas com limitao de depresso; inexistncia de materiais obstrutivos; em pontos intermedirios em ruas com alta declividade longitudinal (1 a 10%).

c) Combinada: pontos baixos de ruas; pontos intermedirios da sarjeta com declividade mdia entre 5 e 10%; presena de detritos.

d) Mltipla: pontos baixos; sarjetas com grandes vazes. BOCAS DE LOBO (capacidade de captao = 50 L/s) Planta



Corte A/A

Figura.1



Corte B/B

Obs.: As paredes das Bocas de Lobo devem ser revestidas internas e externamente em argamassa impermeabilizante.

Bocas-de-lobo de sarjeta: So as possuidoras de uma abertura, geralmente de forma retangular, ao nvel da sarjeta ou num rebaixamento desta, provida de ralo. Para a capacidade mxima de uma boca de lobo o mais importante a ausncia de material retido nos ralos, grelhas, do que as melhores caractersticas hidrulicas de que seja possuidora, ou seja, sua limpeza sistemtica indispensvel para prevenir o alagamento das ruas. Bocas-de-lobo mistas: Possuem uma abertura no alinhamento do meio fio e outra ao nvel da sarjeta. A abertura ao longo do meio-fio fica de fronte da abertura do nvel da sarjeta, ambas com o mesmo comprimento, igual ao da boca de lobo. Entretanto, a abertura vertical pode ficar afastada da outra, pode iniciar onde a outra termina ou pode com a outra coincidir parcialmente. Tubulao de limpeza: As tubulaes de limpeza permitem a inspeo dos coletores aos quais se conectam, visando promover tambm a ventilao das redes de esgoto.



Estas tubulaes permitem, em geral, a lavagem dos coletores por meio de mangueiras de incndio e a sua desobstruo com o emprego de varas apropriadas. Tambm denominadas caixas de ralo e bocas coletoras, devem ser entendidas como unidades atravs das quais as guas de chuva terminam o seu escoamento superficial nas vias pblicas para ingressar no sistema de esgoto propriamente dito. Suas caractersticas dependem da vazo mxima que vo receber, de serem instaladas ou no junto ao meio-fio, da altura do meio-fio em relao sarjeta, da declividade longitudinal da rua, de serem destinadas ou no a reter material slido do esgoto, e de vedar a sada dos gases da rede para a via pblica. Bocas-de-lobo de meio-fio: Recebem as guas pluviais atravs de uma abertura situada ao longo da face vertical do meio-fio. O comprimento da abertura depende da vazo mxima a receber, da altura da lmina de gua na sarjeta ao encontrar a boca de lobo e a depresso na sarjeta ao longo da boca de lobo. Utilizadas exclusivamente para inspeo e limpeza dos condutos e jamais para permitir a formao de jatos de esgoto. Da o emprego de tubos de queda destinados a dar entrada ao esgoto ao nvel do fundo do poo de visita. Para desnveis superiores a 0,75m sero instalados tubos de queda ligando o coletor ao fundo do poo. O desnvel mnimo de 0,40m pode ser vencido pela combinao de uma juno de 45 invertida ligada ao coletor e a um joelho de 45 de comunicao com o poo. A ligao da juno com o trecho de montante se far com uma virola. O bocal superior da juno ser ligado por um prolongamento da tubulao parede do poo, a mantida aberta para desobstruo eventual. O tubo de queda s dever ser usado se a diferena de nvel entre a chegada da tubulao no poo e o fundo deste for superior a 0,75m. Se a diferena no atingir 0,40m, a tubulao dever ter a declividade aumentada para que sua extremidade de jusante fique ao nvel do fundo do poo. A declividade dever tambm ser aumentada se a diferena estiver entre os limites de 0,75 e 0,40m, a fim de ser adotada a soluo da junta associada ao joelho. Boca de Leo (capacidade de captao = 150L/s) Planta





CorteFigura.2

A/A



Corte B/B

Universidade Estadual de Campinas C E S E T Hidrologia Calhas: e Drenagem


As calhas so depresses de seo semicircular feita no fundo dos poos de visita das redes de esgoto sanitrio, inexistentes, apenas, naqueles situados nas extremidades de montante dos coletores, no atingidos pelo esgoto. Nos demais poos, a ausncia de calhas permitiria o espalhamento do esgoto pelo fundo do poo, o que seria por todos os motivos inconvenientes. Nos poos onde no h juno de tubulaes, a calha nica e constitui o prolongamento do coletor. Havendo juno de dois ou mais coletores, as calhas propiciam o encontro do esgoto de ambos para que saia do poo atravs, apenas, do coletor principal. O fundo do poo de visita deve possuir pequena inclinao em direo calha ou s calhas. Tampes: A abertura de acesso ao poo de visita, situada ao nvel do terreno, provida de um tampo de ferro fundido, constitudo de caixilho e tampa. O caixilho, com dimetro livre de no mnimo 0,60m, deve-se apoiar no pescoo ou no contorno da abertura excntrica da laje superior dos poos que tem profundidade at 1,50m. A tampa, de forma circular, encaixa-se perfeitamente no caixilho e, embora preso a ele por uma charneira situada na periferia, tem liberdade de movimento para cima, descrevendo o ngulo mximo de 110 ou 115, suficientes para deixar totalmente livre a abertura de acesso ao interior do poo.



Uma laje circular de concreto armado, provida de abertura excntrica com 0,60m de dimetro utilizada para permitir a mudana de dimetro entre o balo e o pescoo, servindo, ainda, de suporte para este. Deve ser instalada de modo que o centro da abertura se projete sobre o eixo do coletor principal do poo. Para o assentamento das peas usada argamassa de cimento e areia no trao 1:3, em volume. Degraus de acesso: O acesso ao fundo do poo feito por uma escada tipo marinheiro, vertical, com degraus equiespaados de 0,30m, 0,40m ou 0,50m e um mnimo til de 0,15m de largura por 0,08m de altura (Figura VII.5), os quais vo sendo instalados a medida que se vo assentando os anis, repousando cada degrau entre dois anis consecutivos. Esses degraus podem ser de ferro galvanizado, mas como este material sofre desgaste corrosivo com o tempo, prefervel degraus em ligas de alumnio, ferro fundido ou mesmo emprego de escadas portteis, estas mais viveis para poos de visita com profundidades inferiores a 3,00 metros, em substituio a escada fixa.

Modelo de degrau Poos para redes pluviais: Os poos de visita para redes de esgotos pluviais so mais simples porque normalmente dispensam as calhas e os tubos de queda, j que neles, at certa altura, as guas pluviais podem cair livremente sem maiores inconvenientes.



Poos de visita Poo de visita convencional



Os poos de visita, utilizados para facilitar a inspeo e limpeza das redes de esgoto, terminam superiormente com um tampo de ferro fundido ao nvel da rua e inferiormente com uma laje de concreto profundidade da tubulao de cota mais baixa dentre as que para eles conduzem o esgoto. S permitida uma caixa de ligao entre dois poos de visita consecutivos. O dimetro mnimo dos coletores varia de autor para autor podendo ser de 0,40m; 0,50m ou 0,60m. Quanto localizao dos poos de visita e ao seu distanciamento mtuo, recomendado, para as redes de esgoto pluvial o mesmo que para as redes de esgoto sanitrio. Pode-se adotar o valor de 60m de afastamento mximo entre dois poos de visita consecutivos. Disposio Construtiva: Um poo de visita convencional possui dois compartimentos distintos que so a chamin e o balo, construdos de tal forma a permitir fcil entrada e sada do operador e espao suficiente para este operador executar as manobras necessrias ao desempenho das funes para as que a cmara foi projetada. O balo ou cmara de trabalho o compartimento principal da estrutura, de seco circular, quadrada ou retangular, onde se realizam todas as manobras internas, manuais ou mecnicas, por ocasio dos servios de manuteno de cada trecho. Nele se encontram construdas em seu piso, as calhas de concordncia entre as seces de entrada dos trechos a montante e de sada. A chamin, pescoo ou tubo de descida consiste no conduto de ligao entre o balo e a superfcie, ou seja, o exterior. Convencionalmente inicia-se num furo excntrico feito na laje de cobertura do balo e termina na superfcie do terreno, fechada por um tampo de ferro fundido. O movimento de entrada e sada dos operadores, feito atravs de uma escada de ligas metlicas inoxidveis, tipo marinheiro afixada degrau em degrau, na parede do poo ou, opcionalmente, atravs de escadas mveis para poos de pequenas profundidades. As calhas do fundo do poo so dispostas de modo a guiar as correntes lquidas desde as entradas no poo at o incio do trecho de jusante do coletor principal que atravessa o poo, e de tal maneira a assegurar um mnimo de turbilhonamento e reteno do material em suspenso, devendo suas arestas superiores ser niveladas com a geratriz superior do trecho de sada.



No caso de trechos de coletores chegarem ao PV acima do nvel do fundo so necessrios cuidados especiais na sua confeco a fim de que haja operacionalidade do poo sem constrangimento do operrio encarregado de trabalhar no interior do balo. Para desnveis abaixo de 0,50m no se fazem obrigatrias medidas de precauo, considerando-se a quantidade mnima de respingos e a inexistncia de eroso, provocados pela queda do lquido sobre a calha coletora. Para desnveis a partir de 0,50m sero obrigatoriamente instalados os chamados "poos de queda". Tubo de queda:

Poo de queda Os coletores que vo ter a um poo de visita podem atingi-lo em cotas distintas, prevalecendo, no entanto, para o fundo do poo a cota menor. A soluo que visa a adotar para todas as entradas a cota inferior constitui inconvenientemente de ordem econmica, pois implica o aumento gradativo, de montante para jusante, da profundidade das valas destinadas s tubulaes a rebaixar, porque estas invariavelmente devem ser retilneas entre dois poos de visita. A soluo correta consiste em manter as cotas definidas pelo clculo, o que implica a chegada de alguns condutos em cota acima do fundo do poo de visita. Entretanto, as respectivas aberturas so Degraus de acesso.



Os poos de visita so providos de degraus engastados em suas paredes para facilitar o acesso cmara (balo). Para a confeco dos degraus comum o emprego de vergalho de ao de 20 mm, o mesmo usado em armaduras de concreto armado, embora com a desvantagem de serem corrodos no decorrer do tempo, tornando-se perigosos e de pequena durao. Por isso, do lugar aos degraus feitos em fundies, que so mais resistentes e duradouros. Usam-se tambm degraus de uma liga de alumnio. Os degraus guardam entre si o afastamento vertical de 0,30 ou 0,40 ou 0,50m. Para evitar o uso de degraus, pode-se utilizar uma escada porttil. Poos de alvenaria:

Poo de visita em alvenaria de tijolos

Os tijolos macios de barro cozido ou blocos macios de concreto simples, assentados em argamassa de cimento e areia, no trao 1:3, so os materiais geralmente utilizados na construo das paredes dos poos de alvenaria.



As paredes, com espessura mnima de 0,20m, internamente devem receber revestimento de argamassa alisada a colher, enquanto externamente recebem o mesmo revestimento, ou so apenas chapiscadas. Como elemento intermedirio entre o pescoo e o balo empregada uma laje de concreto armado com abertura circular excntrica, fundida no local, com espessura mnima de 12 cm, semelhante utilizada nos poos pr-moldados de concreto. Essa mesma laje de 12 cm usada para suportar o tampo, se o poo tiver profundidade at 1,50m, caso em que sua cmara sobe at o nvel do terreno. Estes poos de visita podem ser cilndricos ou prismtico e devem seguiras seguintes especificaes de dimenses. Dimenses dos poos de visita estabelecidas Profundidade (m) At 1,5 De 1,5 a 2,2 Dimetro d da maior Tubulao At 0,3 At 0,3 De 0,3 a 0,5 Alm de 0,5 De 2,2 em diante At 0,3 De 0,3 a 0,5 Alm de 0,5 Dimetro do tubo de descida ou pescoo (m) 1,0 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Menor dimenso plana da cmara ou 1,0 1,0 1,5 (d + 1,0) 1,0 1,5 (d + 1,0)

So usados poos de visita pr-moldados de concreto e de alvenaria



Poos pr-moldados de concreto:

As peas pr-moldados apresentam a vantagem de facilitar e acelerar a construo de poos de visita cilndrica com dimetro interno de 1,0m, Para o tubo de descida (pescoo) os anis possuem dimetro interno de 0,60m e altura de 0,30m ou 0,15m ou 0,08m, neste caso para uso complementar. Para o balo devem ser usados anis com dimetro interno de 1,0m e altura de 0,30m ou 0,40m. Capacidade de Declividade da rua (m/m)0,001 0,002 0,005 0,007 0,010 0,015 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060

escoamento superficial (L/s)60 90 150 160 200 250 280 340 400 450 500



Alguns autores recomendam um par de bocas-de-lobo por 500 m2 de rua, tolerando, porm, a variao de 300 a 800 m2, recomendam tambm que no deve haver afastamento maior que 40m entre duas bocas-de-lobo consecutivas.

Situao recomendada

Situao no recomendada

BL.........Boca de lobo BLM.... Boca de lobo Montante BLJ.......Boca de lobo Jusante

Situao usual As tubulaes conectoras (de ligao), que partem das bocas-de-lobo para alimentar os coletores (galerias), podem terminar num poo de visita, numa caixa de ligao ou em outra tubulao conectora. No devem ter dimetro inferior a 0,30m, nem declividade menor que 1 %, valores que lhes permitem escoar 80 L/s, aproximadamente. Um poo de visita no deve receber mais de quatro tubulaes conectoras, razo pela qual so inseridas, nos coletores, caixas de ligao destinadas a receber as tubulaes excedentes. Para a elaborao do projeto da rede de esgoto pluvial, fazem-se necessrias uma planta topogrfica, na escala de 1:2000, com curvas de nvel de metro em metro, abrangendo as reas a esgotar, e uma planilha de clculo. Para pequenas reas, na planta torna-se dispensvel o desenho das curvas de nvel, desde que indicadas s cotas topogrficas dos cruzamentos das ruas e de seus pontos de mudana de greide. Embora no seja imprescindvel, o uso de planmetro de grande valia para a determinao do valor das reas contribuintes, sobretudo quando de contorno bem irregular.



Projeto das Redes de Esgoto Pluvial

Locao de Caixas de Ligao BL......... Boca de Lobo CL......... Caixa de Ligao PV......... Poo de Visita Condies a observar: As bocas de lobo, onde tem incio o escoamento sub-superficial das guas de chuva, em rebaixamento situados nas sarjetas, geralmente devem ficar prximas aos cruzamentos de ruas, um pouco a montante das faixas destinadas travessia de pedestres para evitar que estes pisem dentro d'gua durante os temporais, beneficiando, por outro lado, a movimentao dos veculos em sua passagem, de uma rua para outra, rente curvatura do meio-fio. Sendo grande distncia entre dois cruzamentos de ruas consecutivas, sero utilizadas bocas-de-lobo intermedirias, para tanto considerando a vazo mxima que a superfcie da rua tem condies de comportar em funo de sua declividade longitudinal. Declividade dos coletores: Para um determinado conduto, a velocidade de escoamento e a vazo so tanto maiores quanto mais acentuada for a sua declividade. Desse modo, seria ideal que cada conduto fosse instalado com a declividade capaz de propiciar-lhe a velocidade mxima tolerada, a fim de que desse a vazo mxima. Acontece que, na prtica, a declividade do conduto fica condicionada ao perfil longitudinal da via pblica, objetivando a economia da vala onde esse conduto vai ser instalado. A vala de menor custo a que mantm em toda a sua extenso a profundidade mnima permitida, seguindo a declividade da rua. Essa declividade s no ser seguida se implicar uma velocidade superior mxima tolerada, ou se for muito pequena, conduzindo a uma velocidade inferior mnima admissvel. Assim, podemos ter:



-

coletor de esgoto paralelo ao greide da rua; degraus em uma rua de grande declividade; limite mnimo de declividade do coletor para vias planas.

Nas redes de esgoto sanitrio adotado o dimetro mnimo de 150mm, geralmente capaz de dar escoamento satisfatrio s descargas prediais.

Rua

Coletor Predial Caixa de Inspeo Coletor Pblico

Condies a observar: De acordo com as normas, para todos os trechos da rede, isto , para todos os condutos situados entre dois poos de visita, devem ser estimadas as contribuies de incio e fim de plano, Qi e Qf, sendo 2,2 L/s o menor valor para Qi , e 0,15 m o valor do 3 Pavimento dimetro mnimo a utilizar. 2 Pavimento 1 Pavimento Como as tubulaes so calculadas para lminas livres, cujas alturas variam, preciso que a altura da vazo inicial seja superior a 2/10 do dimetro se a velocidade inicial estiver entre 0,5 e 0,6 m/s.

Se a velocidade inicial for superior a 0,6 m/s, toleram-se as lminas lquidas com altura inferior a 2/10 do dimetro. Quanto a lmina final, sua altura no deve ultrapassar 3/4 do dimetro. Os poos de visita utilizados na rede coletora so de uso obrigatrio: Nas cabeceiras;



-

Nas mudanas de direo; Nas mudanas de declividade; Nas mudanas de dimetro; Nas mudanas de material; Nas mudanas de nvel.

Os poos de visita devem ter uma nica sada, embora possuindo uma ou vrias entradas ou at mesmo nenhuma quando situados nas cabeceiras da rede. Devem, ainda, guardar entre si as seguintes distncias: 100 metros para tubulaes com 0,15 m de dimetro; 120 metros para tubulaes de 0,2 a 0,6 m de dimetro; 150 metros para tubulaes de dimetro superior a 0,6m.

Em qualquer trecho o dimetro ser sempre maior ou, no mnimo, igual a quaisquer dos dimetros dos trechos que chegam ao poo de visita de montante. Na falta de informaes precisas sobre as ligaes prediais, a profundidade mnima dos coletores, isto , a diferena de nvel entre a superfcie da via pblica e a geratriz inferior interna, ser de 1,2 m. As instalaes situadas abaixo do meio fio fronteirio, devero ter seu efluente elevado de modo a se garantir essa profundidade mnima. Para utilizar profundidades menores o projetista dever demonstrar que o coletor ter condies de esgotar os prdios vizinhos que se situem no nvel da rua. A profundidade mxima do coletor ser de 6,0 m. Profundidades maiores, s sero permitidas com ampla justificativa tcnico-econmica. Para coletores situados abaixo de 4,5 m de profundidade, devem ser projetados coletores auxiliares mais rasos de modo a reduzir o custo das ligaes prediais. Distribuio de vazes: Para o dimensionamento da rede preciso que para cada trecho fiquem definidas as ruas cujo esgoto por ele deve passar. Assim, o esgoto de um prdio ao ser lanado na rede, s deve encontrar um caminho a percorrer at o ponto final de lanamento. Projeto das Redes de Esgoto Sanitrio:



Para o traado da rede devemos dispor de uma planta topogrfica, desenhada na escala de 1:2000, abrangendo as zonas de expanso urbana, com curvas de nvel de metro em metro e pontos cotados onde necessrios, complementada por outra na escala de 1:10000, apresentando em conjunto as bacias de drenagem atingidas pelo projeto.

Para aglomerados com populao atual inferior a 5000 habitantes tolera-se, na planta 1:2000, que a altimetria fique limitada s cotas, obtidas por nivelamento geomtrico dos cruzamentos das ruas e de seus pontos onde haja mudana de greide.



Tubulaes: Os materiais usados nas construes de tubos d'gua sob presso so: ferrodctil, ferro fundido, cimento amianto, concreto, ao e plstico. Os tubos devem ter as seguintes caractersticas: resistncia para absorver cargas externas de aterro ou por instabilidade do solo; absorver impactos de transporte, resistncia corroso e presses internas. A seleo tem que seguir a determinao do projeto, que so avaliados pelo uso de tabelas, de normas e fabricantes de tubos. Ligaes Domiciliares: Em ligaes domiciliares, sua tubulao ligada a rede distribuidora por um registro de isolamento da propriedade. O acesso ao registro do passeio feito por uma caixa de servio, que se estende da vlvula at a superfcie.

Projeto de Sistema de Distribuio:



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

ESTAO DE TRATAMENTO DE GUA ESTAO DE TRATAMENTO DE ESGOTO CAPTAO ADUTORA DE GUA BRUTA BOMBAS RESERVATRIOS ADUTORA DE GUA TRATADA REDE COLETORA DE ESGOTO REDE DE DISTRIBUIO DE GUA POO DE VISITA INTERCEPTOR EMISSRIO

O sistema de distribuio consiste, geralmente, num arranjo em forma de malha que conduz a gua para fins domstico, comercial, industrial e combate a incndio. Um sistema de distribuio determinado pelas presses que existem em vrios pontos do sistema, devendo ser suficiente para atender aos consumidores; por outro lado, as presses desnecessariamente altas so onerosas. O projeto deve seguir as seguintes etapas:



1- Obtenha ou prepare um mapa da cidade ou bairro a ser projetados; 2- Desenhe linhas pela ruas nas quais se prev o assentamento da canalizao; 3- indicando os cruzamentos, as interligaes e os alimentadores do sistema; 4- Admita as demandas assinalando-as na canalizao adequada; 5- Calcule o dimetro de cada canalizao; 6- Calcule as presses traando contornos piezomtricos; 7- Localize os registros e os tubos com os princpios estabelecidos. As bombas de alto-recalque conduzem a gua para os reservatrios de distribuio de onde ser alimentada a rede de distribuio. Reservatrios elevados ou enterrados com bombas de recalque acumulam gua para o perodo de pico de consumo e para incndio. Localizao dos Distribuidores nas ruas: Por convenincia e para a manuteno das tubulaes aps o assentamento, onde a pavimentao tiver largura variando de 12m a 15m, os distribuidores de gua podem ser localizados uniformemente do mesmo lado da rua, a uma distncia fixa do meio fio ou de outra referncia. Em ruas mais largas pode ser usado o sistema de 2 distribuidores envolvendo um distribuidor maior num lado da rua e uma tubulao menor no lado oposto.



QUESTIONRIOI. 1. 2. 3. 4. 5. hidrulicas? 6. 7. 8. de concentrao? Exerccios Definir Saneamento Bsico. Classificar os sistemas de drenagem. Por que se diz que a guia uma faixa longitudinal? Comparar sarjetas e sarjetes. Por que as bocs coletoras so ditas estruturas Comparar galerias com condutos de ligao. Idem poos de visita com caixas mortas. Quanto maior a bacia de drenagem maior o tempo

9. Definir chuvas intensa, freqente e torrencial em termos de tempo de recorncia. 10. Comparar em termos operacionais e de resultados, os instrumentos pluvimetro e pluvigrafo. 11. pluvial urbano? Qual o objetivo bsico dos sistemas de drenagem

12. Explicar como os sistemas de drenagem proporcionam os seguintes benefcios: desenvolvimento do sistema virio; reduo de gastos com manuteno das vias pblicas; valorizao das propriedades existentes na rea beneficiada; escoamento rpido das guas superficiais, facilitando o trfego por ocasio das precipitaes; eliminao da presena de guas estagnadas e lamaais; rebaixamento do lenol fretico; recuperao de reas alagadas ou alagveis; segurana e conforto para a populao habitante ou transeunte pela rea de projeto. II. Exerccios



1. Por que as guas de drenagem superficial so fundamentalmente originrias de chuvas? 2. orogrficas e frontais. 3. necessrias? Comparar chuvas convectivas, Por que as medies de chuva so

4. Por que os pluvigrafos so essencialmente instalados nas estaes meteorolgicas? 5. pluvimetro e de um pluvigrafo. Explicar o funcionamento de um

6. Por que os equipamentos de medio de chuva devem manter uma certa distncia dos obstculos horizontais e verticais? 7. Como se determina? O que intensidade de chuva?

8. O que so equaes de chuva? Qual a relao com a intensidade do fenmeno? 9. Fazer um grfico que relacione intensidade com durao e freqncia para a equao de chuva da cidade de Porto Alegre, citada no texto. III. 1. 2. a) b) c) d) 3. Exerccios Definir deflvio superficial direto. Explicar comparativamente medies diretas; processos comparativos; mtodos analticos; frmulas empricas. Que so mtodos analticos de determinao de vazo?

4. Quais as vantagens e desvantagens de cada um dos mtodos de determinao de deflvio superficial: Mtodo Racional, Mtodo do Hidrograma Unitrio e a Anlise Estatstica. 5. Por que o Mtodo de Kuichling no verdeiramente racional? Expor suas limitaes devidamente justificadas.



6. Como seria a expresso para determinao da vazo em m3/spelo mtodo racional, quando a intensidade for em mm/min? 7. Expor razes para que o tempo de concentrao seja mais ou menos extenso? 8. O que intensidade mdia de precipitao? Que erros podem ser cometidos na sua determinao? 9. de 10 anos? 10. concentrao. Por que em microdrenagem o perdo de retorno mximo Comparar coeficiente de deflvio com tempo de

11. O que coeficiente de freqncia e po que ele cresce com o perodo de retorno? 12. Um determinado trecho de galeria dever receber e escoar o deflvio superficial oriundo de uma rea de 1,85 ha, banhada por uma chuva intensa, onde 18% corresponde a ruas asfaltadas e bem conservadas, 6% de passeios cimentados, 46% de ptios e canteiros gramados, alm de 30% de telhados cermicos. A sua inclinao mdia de 2%. Se o tempo de concentrao previsto para o incio do trecho de 14 minutos, calcular a vazo de jusante do mesmo sabendo-se que a equao de chuva mxima local dada pela expresso i = 1840/(t + 147), com i-mm/min e t-min. IV. 1. Exerxccios Definir sarjeta triangular.

2. Deduzir a expresso derivda de Manning para clculo da capacidade terica de um a sajeta triangular para guia vertical e para um sarjeto. 3. 4. avenidas? Explicar os motivos para utilizao do coeficiente F. Por que na Figura IV.7, uma curva para ruas e outra para

5. Uma sarjeta com z = 24, I = 2% e n = 0,016 ter que capacidade mxima terica? e de projeto? 6. Verificar a rea mxima de projeto contribuinte para a sarjeta do problema anterior, se a equao de chuva a mesma de Exemplo IV.6.1, para C = 0,60 e tc= 30 min. Verificar tambm a lmina de projeto. 7. Verificar se a sarjeta com as caractersticas a seguir comportaria uma contribuio proveniente de uma rea de 2,0 ha. Comentar os resultados. So dados: z = 12, I = 1,5% e n = 0,015. Para a rea so



conhecidos C = 0,70, tc = 25 min e a equao de chuva i = 15/t2/3, sendo i mm/min e t - min. Em caso afirmativo verificar a velocidade de projeto. 8. Deduzir, a partir de elementos infinitesimais, uma expresso para clculo da capacidade terica de sarjetas combinadas, em funo das ordenadas mximas. 9. Calcular a capacidade mxima admissvel na seo de jusante para a sarjeta cuja seo tpica apresentada na figura a seguir. So dados ainda: z = 20, I = 0,02m/m, yo = 13 cm, y' = 5 cm.

V.

Exerccios

1. Por que os coletores pluviais so dimensionados de modo a garantirem o escoamento livre? 2. Por que emprega-se perodos de retorno mximos de 10 anos em obras de micro-drenagem? 3. Explicar as razes tcnicas para limitaes nos valores de velocidade, declividade e dimetros, quanto a condies de autolimpeza e aspectos construtivos. 4. Resolver os grficas e analticas (n = 0,015): seguintes problemas utilizando solues

a) um coletor circular tem uma declividade de 0,005 m/m e dever transportar 332 l/s como cheia de projeto. Qual ser seu dimetro e velocidade do escoamento; b) idem se Q = 772 l/s e I = 0,006 m/m; c) calcular a lmina lquida de um conduto circular com dimetro de 600 mm transportando 218 l/s (I = 0,2%); verificar tambm a velocidade de escoamento. d) um trecho de coletor deve escoar durante uma chuva de projeto uma vazo de 1263 l/s. Sabendo-se que a declividade do trecho de 0,05% pede-se: - dimetro do trecho; - condies de funcionamento (y e V); e) se em uma tubulao de 1200 mm de dimetro em concreto escoa uma vazo de 1,29 m/s com uma lmina absoluta de 80cm, qual a declividade e a velocidade de projeto? 5. A lmina lquida em um coletor pluvial, em concreto armado, D = 600mm, de 387 mm para uma declividade de 0,3%. Qual a vazo e a velocidade de projeto?



6. Qual a altura molhada em uma tubulao de esgotos pluviais D = 500mm, transportando 204,52 l/s sob uma declividade de 0,0045 m/m? 7. Que rea de projeto poderia ser esgotada por um coletor de esgotos pluviais de 400 mm de dimetro, assentado sob 0,35% de declividade? Sabe-se que a equao de chuva local a mesma do exerccio IV.6.7. C = 0,60. 8. Uma galeria pluvial de 1,5 m de dimetro, dever transportar 3366 l/s quando funcionar a 3/4 de seco. Determinar a descarga e a velocidade de escoamento quando a lmina lquida for de apenas 0,45% da altura til. 9. Determinar a rea, o permetro e o raio hidrulico molhados no coletor do exerccio anterior, quando y/D for igual a 0,60. 10. Duas galerias circulares se encontram. Uma tem 1,10m de dimetro, declividade de 0,0004m/m e apresenta uma vazo mxima de 408,6 l/s. A segunda tem 0,60m de dimetro, declividade de 0,001m/m e uma vazo mxima de 122 l/s. Pergunta-se a que altura da maior dever entrar a menor para que, na situao de vazes mximas no apaream condies de remanso ou de vertedouro livre? n = 0,015. 11. Calcular a capacidade mxima de um trecho de galeria de 0,60m de dimetro, n = 0,015, com 1% de declividade, funcionando a 3/4 de seo? VI. Exerccios

1. Em termos de poo de visita definir: chamin, cmara de trabalho, calhas de concordncia e trechos de montante e de jusante. 2. Explicar o emprego de poos de queda nos PV.

3. Explicar os diversos posicionamentos obrigatrios dos PVs nas galerias pluviais. 4. Expor razes que obrigam a existncia das chamins. Por que a altura das mesmas deve ficar entre 0,30 e 1,00 metro? 5. excntrica? Qual a razo principal da abertura da pea de transio ser

6. Estudar as vantagens e desvantagens das escadas fixas em relao s portteis.



7. Por que os PV em concreto armado no local so mais utilizados para canalizaes com dimetros superiores a 400 mm ? 8. Por que as chamins so mais frequentemente construdas com anis pr-moldados? 9. condies: N de PV 1 2 3 4 5 6 7 Encontrar as dimenses teis para PVs nas seguintes Profundidade (m) 1,50 1,80 2,00 2,10 3,20 3,70 4,15 Dimetro do Coletor efluente (mm) 400 300 400 700 1500 1000 500

10. Definir caixas de ligao "de reunio" e "intermediria". Qual a diferena conceitual entre elas? 11. VII. 1. Exerccios Definir "seo fechada padro". Comparar "tubulaes de ligao" e "condutos de ligao".

2. Citar situaes em que a seo circular poderia se tornar invivel. E situaes onde seu emprego seria impossvel. 3. 4. 5. especiais ? 6. especiais ? Dar uma definio para "dois condutos equivalentes". Desenhar a seo calculada no exemplo do item XV.3. Como poderia acontecer a corroso bacteriana nas sees Por que a seo retangular a mais comum das sees

7. Por que as sees ovais so mais indicadas para casos de grandes cargas verticais? e pequenos esforos laterais? 8. Por que os arcos abatidos so pouco recomendveis para substituio dos ovides? 9. a empregar ? Quais os fatores que determinam o tipo de seo especial



10. Por que um s fator suficiente para inviabilizao da seo circular no caso especfico? Exemplifique.

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11. Citar fatores hidrulicos de importncia na definio do tipo de seo a instalar. 12. 13. Tabela XV.1. 14. Idem para fatores econmicos e fsico-geomtricos. Repetir o exemplo do item XV.3 para as demais sees da Desenhar as sees calculadas no exerccio anterior.

15. Determinar a velocidade mdia e a vazo de uma seo tipo capacete de 1,8m de largura e declividade de 0,08%. 16. Determinar as dimenses de um emissrio de esgotos sanitrios em arco de crculo com canal, para transporte de uma vazo 5,0m/s sob uma declividade de 0,08%. Desenhar a seo. 17. Repetir o exerccio XV.7.16 para quando a seo for (a) ferradura achatada (b) formato de cesto alemo (c) oval invertida (d) oval larga e (e) quadrada. 18. Comparar a capacidade de uma seo circular de dimetro D com as seguintes sees de idntica dimenso horizontal: a) b) c) d) e) ovide alta; elipsoidal alta; cesto alta; quadrada de quatro lados; retangular H/D = 1,50.

19. Repetir o exerccio anterior para h/H = 0,5, ou seja, para circular a meia seo. Desenhar as figuras. 20. Encontrar a altura do esgoto e a velocidade mdia de escoamento de 270 l/s em uma seo em ferradura de largura igual a 1,2m, sob declividade de 0,002m/m. E se a seo fosse oval de soleira estreita? ou quadrada?

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