Engenheiro Plinio Tomaz

Engenheiro Plinio Tomaz
Quantidade e qualidade das águas pluviais para os créditos do LEED SS6.1-QUANTIDADE SS6.2 –QUALIDADE e BMPs Engenheiro Plinio Tomaz

Introdução: alguns créditos do LEED

SS 6.1-Quantidade de águas pluviais

SS 6.2- Qualidade das águas pluviais

Triângulo do manejo de águas pluviais

Ciclo hidrológico básico tentamos manter o ciclo hidrológico: voltar ao que existia

Bacia Hidrográfica

Conceito de bacia

Método Racional Áreas até 3km2 Q=CIA/360 Sendo:
Q= vazão de pico (m3/s) C= coeficiente de runoff (adimensional) I= intensidade da chuva (mm/h) A= área da bacia (ha) ≤ 3km2 LEED: o método escolhido deve ser aceito e reconhecido. Cálculos feitos por engenheiro civil de preferência

Método do SCS Método do SCS (Soil Conservation Service)
Publicado em 1976 nos Estados Unidos Bacias de 2 km2 a km2 Usado nos Estados Unidos Conceito de hidrograma unitário Usa o tempo de concentração tc Precisa da chuva excedente em um intervalo de tempo. Escolha da duração da chuva: 2h, 6h, 24h Difícil de ser aplicado para quem não é dedicado ao assunto

Método SCS TR-55 Publicado em 1976 40 há até 65 km2
Duração da chuva: 24h Bom para determinar a vazão de pico Não é muito usado no Brasil Hietograma de chuva: Tipo I, IA, II e III

Precipitações médias mensais

Erosão altera o ecossistema aquático

Impactos devido a impermeabilização do solo: Pesquisas americanas
Impactos devido a impermeabilização do solo: Pesquisas americanas. Não temos pesquisas no Brasil

Pluviômetro: chuvas diárias

Pluviógrafo: precipitação x tempo Caçamba basculante; pluviógrafo de peso e pluviógrafo de flutuador

Curva dos 100 anos

Enchentes Período de retorno de 100anos (Inglaterra: 200anos)

Mapa com a inundação chuva de 100anos

Como calcular a curva dos 100anos?
Primeiro: calcular a vazão de pico na seção escolhida para Tr=100anos. Segundo: temos a vazão e um perfil da seção no local. Terceiro: adote uma altura y qualquer e calcular a vazão Q100 calculada usando a equação de Manning. Q= (1/n) x Ax R (2/3) x S0,5 A= área molhada (m2) S= declividade (m/m) Se Q calculado for igual a Q100 OK, caso contrario aumente ou diminua o valor de y até achar a vazão Q100 calculada. Quarto: o método é feito por tentativas para cada seção.

Leito menor Tr=1,5 a 2anos Rio Paraguai/Tucci e Gens, Tr=1,87anos (afastamento 15m (?), Código Florestal) Leito maior Tr=100anos (Enchentes)

Observação: LEED LEED define para NC, Schools e CS no SS credit 1:
Não há crédito se a área de pré-desenvolvimento estiver 1,50m (5feet) abaixo da cota dos 100 anos. .

Leed: piso 1,5m acima de Tr=100anos (não há lei e nem normas mundiais)
Eng. Plínio Tomaz

Tempo de concentração Definição:
Tempo que a partícula de água mais distante chega ao ponto escolhido. Geralmente é calculado em minutos. Várias fórmulas:

Tc usando tempo de escoamento superficial
V= K . S 0,5 Sendo: V= velocidade média (m/s) S= declividade média do talvegue (m/m) K= coeficiente dado pela tabela adiante

Uso do solo re gime de escoamento Coeficiente K Floresta com muita folham no solo 0,76 Area com pouco cultivo, terraceamento 1,52 Pasto ou grama baixa Areas cultivadas 2,13 2,74 Solo quase nu sem cultivo 3,05 Caminhos de escoamento em grama, pasto Superficie pavimentada; pequenas bossor9ocas de nascentes. 4,57 6,10

Exemplo: Calcular o tempo de trânsito de um pasto com 150m e 5% de declividade média; Da Tabela achamos K=2,13 V= K . S 0,5 V= 2,13 . 0,05 0,5 V=0,48m/s Tempo de trânsito = L/V = 150m/ 0,48m/s=313s=5,2min

Tc pela fórmula California culverts practice
Tc= 57 x L 1,155 x/H 0,385 Sendo: Tc= tempo de concentração (min) L= comprimento do talvegue (Km) H= diferença de cotas entre a saída da bacia e o ponto mais alto do talvegue (m) Análise: Áreas rurais maiores que 1km2 Aconselhado pelo DAEE para pequenas barragens

Período de retorno Período de retorno (Tr) é o período de tempo médio que um determinado evento hidrológico é igualado ou superado pelo menos uma vez. Tr= 1anos ou 2anos para evitar erosão a jusante ( correto é usar entre 1,5anos e 2,0nos) Tr= 25anos para enchentes Tr= 100anos Período de retorno do Vertedor: H≤ 5m Tr=100anos 5<H≤15m Tr=1.000anos H>15m Tr=10.000anos

Probabilidade (p) e período de retorno (T)
P= 1/T Exemplo: T=100anos P= 1/100= 0,01 (1%) Há 1% de probabilidade em um ano de termos uma chuva superior a aquela que estimamos. Exemplo: T= 2anos P= 1/T=½= 0,5 (50%) Há 50% de probabilidade em um ano de termos chuvas superior a aquela que estimamos

Tc Federal Aviation Agency
É válida para pequenas bacias onde o escoamento superficial sobre o solo predomina. O comprimento, declividade e o coeficiente de runoff são para o escoamento principal do talvegue. tc= 0,69 . (1,1– C). L 0,5 . S –0,33 Sendo: tc= tempo de concentração (min); C= coeficiente de runoff do método racional L= comprimento (m) máximo do talvegue deverá ser de 150m; S= declividade média (m/m) Nota: talvegue é o fundo do vale por onde escoa as águas pluviais quando chove ou por onde passa um córrego ou rio. Usado no Aeroporto Internacional de Guarulhos

Tempo de concentração (entrada)
Urban Storm Drainage Criteria Manual, Denver, Colorado, 1999 (USDM). Para microdrenagem (áreas até 120ha?) tc= L / Sendo: tc= tempo de concentração (min) L= comprimento (m) Exemplo: L= 100m tc= 100/45+10= 12min ( o valor calculado não pode ser maior que 12min) tc do ponto mais longe até uma boca de lobo

Conceito de Impacto Zero
, Conceito de Impacto Zero Vazão infiltração

Teoria do Impacto Zero (invariância hidráulica- Itália) vazão
A vazão de pós-desenvolvimento deverá ser igual a de pré-desenvolvimento. Pré-desenvolvimento: é o terreno natural sem compactação do solo (estradas, máquinas, pessoas, pisoteio bovino, etc). Consideramos 5% a 10% de área fica impermeabilizada (Plinio) Nota: A) existem regiões que adotam a vazão de pré-desenvolvimento por ha. Exemplo: 24 L/sxha Itália: 20 L/sxha ou 40 L/sxha Paris 10 L/sxha (350km de canais unitários) e 2 L/sxha (Rio Sena e afluentes) São Paulo: 25 L/s x ha B) Existem obras ou canais já construídos que servem como limitador de vazão no pré-desenvolvimento.

Teoria do Impacto Zero (invariância hidráulica- Itália) infiltração
Volume infiltrado no pré-desenvolvimento= Vpré Volume infiltrado no pós-desenvolvimento =Vpós Volume de pós= Volume de pré

Balanço hídrico: pré e pós desenvolvimento Teoria do Impacto Zero Quantidade

Áreas de inundação pré e pós desenvolvimento Quantidade

Período de retorno de vertedor de barragem

Barramentos Período de retorno Tr para dimensionamento do vertedor DAEE, Instrução DPO 02/2007
Maior altura do barramento H (m) Sem risco para habitações ou pessoas a jusante Com risco para habitações ou pessoas a jusante H≤ 5 100 500 5<H≤ 10 1.000 H>10 10.000

Instrução DPO 002/ 2007 DAEE Obra hidráulica Folga (freeboard) f (m)
Canalização aberta ou fechada e galerias f≥ 0,20 h Pontes f≥ 0,20 h com f ≥ 0,40m Barramento f≥ 0,10 h com f ≥ 0,50m Bueiro Não tem recomendação

Inicio do exemplo 1 Caso 1 Opção 1

Exemplo 1 Dados: Area= 3ha Talvegue=L= 260m
Declividade média do talvegue= 0,03m/m (%) Area impermeável pré= 10% (Nota: AI < 50%) Area impermeável pós= 60% Município: Santa Bárbara do Oeste/SP Opçao 1= vazão de pos= vazão de pre

Coeficiente C= Rv Rv=0,05+0,009.AI Pré: AI= 10%
Rv=0,05+ 0,009 x 10= 0,14 Cpre= 0,14 Pós= AI= 60% Rv= 0,05+ 0,009 x 60= 0,59 Cpos=0,59

Tempo de concentração tc
tc= 0,69 . (1,1– C). L 0,5 . S –0,33 L=260m S=0,03m/m Pré: Cpre=0,14 tc pré= 0,69 . (1,1– 0,14) ,5 . 0,03 –0,33 = 34min Pós: Cpós=0,59 tc pós= 0,69 . (1,1– 0,59) ,5 . 0,03 –0,33 = 18min

Intensidade de chuva 1912,174 x Tr0,141 I =------------------------
Tr=1ano e Tr=2anos t=tempo de duração da chuva= tempo de concentração (min)

Intensidade de chuva para Tr=1ano
Tr=1 ano ; t= tcpre= 34min 1912,174 x 1,000,141 Ipre (1ano) = = 63,5mm/h ( ,154)0,857 Tr=1 ano ; t= tcpos= 18min Ipre (1ano) = =86,3mm/h ( ,154)0,857

Vazão de pico para Tr=1ano
Qpre C=0, I=63,5mm/h A=3ha Qpre= CIA/360 = 0,14 x 63,5 x 3/360= 0,074m3/s Qpos C=0, I=86,3mm/h A=3ha Qpos= CIA/360 = 0,59 x 86,3 x 3/360= 0,424m3/s

Dimensionamento pelo método Racional
V= (Qós- Qpré) . Td. 60 Sendo: V= volume de detenção (m3) Qpós= vazão de pós-desenvolvimento (m3/s) Qpré= vazão de pré-desenvolvimento (m3/s) Td= tempo de concentração no pós-desenvolvimento (min)

Vazão de pico para Tr=2ano
Tr=2anos Qpré C=0, I=70,01mm/h A=3ha Qpre= CIA/360 = 0,14 x 70,01 x 3/360= 0,082m3/s Qpós C=0,59x95,17 x 3/360= 0,468m3/s

Volume de detenção para Tr=1ano
V= (Qpós- Qpré) . Td V1ano= (0,424- 0,074) x 18min x 60= 378 m3

Intensidade de chuva para Tr=2anos
Tr=2 anos ; t= tcpré= 34min 1912,174 x 2,000,141 Ipre (2anos) = = 70,01mm/h ( ,154)0,857 Tr=2 anos ; t= tcpos= 18min Ipre (2anos) = =95,17mm/h ( ,154)0,857

Dimensionamento pelo método Racional
McCuen, 1998 V= (Qós- Qpré) . Td. 60 Sendo: V= volume de detenção (m3) Qpós= vazão de pós-desenvolvimento (m3/s) Qpré= vazao de pré-desenvolvimento (m3/s) Td= tempo de concentração no pós-desenvolvimento (min)

Volume de detenção para Tr=2anos
V= (Qpós- Qpré) . Td V2anos= (0,468- 0,082) x 18min x 60= 417 m3

Conceito de proteção a erosão a jusante
Área de pré-desenvolvimento ≤50% Opção 1: Qpós=Qpré A) Tr=1anos V= 378m3 B) Tr= 2anos V= 417m3 Escolhemos o maior: Tr=2anos V=417 m3

Leis das piscininhas Lei das piscinhas
Somente para detenção de enchente

Lei 12.526/07 Estado de São Paulo enchente
V=0,15 x Ai x IP x t Sendo: V= volume em m3 Ai= área impermeável em m2 IP= índice pluviométrico =0,06m/h t= tempo de duração da chuva=1 h V=0,15 . Ai . IP . t Exemplo V=0,15 x (30000x0,60) x 0,06 x 1= 162m3

Continuação do Exemplo 1
Tr=2anos V=417m3 Dimensionamento do reservatório retangular W= largura Comprimento = 2.W Profundidade adotada= H=1,60m V= W x 2W x H 417= 2 x 1,60 W2 W= 11,42 m Comprimento= 2 x W= 2 x11,42=22,84m As= área da superfície= 11,42 x 22,84= 260,83m2

Cálculo do vertedor de emergência
Usa-se o vertedor de emergência para Tr=100anos (altura da barragem < 5,00m)

Vazão centenária Vazão centenária (Tr=100anos) 1912,174 x 1000,141
1912,174 x 1000,141 I100 = ( t + 19,154)0,857 tcpós= 18min 3660,39 I 100= = 165,2mm/h ( ,154)0,857 Q100= CIA/360= 0,59 x 165,2 x 3 /360= 0,81m3/s

Cálculo da largura do vertedor de emergência com vazão Qs
Q= 0,81 m3/s para Tr=100anos Q= 1,55 x L x H 1,5 Foi adotado H=0,60m 0,81=1,55 x L x 0,6 1,5 L= 0,81/0,72=1,13 m Portanto, o vertedor de emergência para Tr=100anos terá largura de 1,13m e altura de 0,60m

Dimensionamento do orifício
Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s2 h= 1,60m/2= 0,80m Qpré Tr=2anos= 0,082m3/s Ao= PI x D2/ D= (4 x Ao/ PI) 0,5 0,082= 0,62 x Ao x (2x9,81x 0,80)0,5 Ao= 0,082/2,456= 0,03339m2 D= (4 x 0,0339/ PI) 0,5 D=0,21m Adoto: D=0,20m (200mm/ 8”)

Exemplo 1- Opção 1 Qpós=Qpré
Folga 0,60m 0,60mx1,13m Tr=2anos V=417 m3 1,60m Vazão de pós=– vazão de pré= 0,082m3/s 0,20m

Término do exemplo 1

Exemplo 2- Inicio do Exemplo 2
Mesmos dados anteriores só que queremos fazer proteção do canal a jusante Caso 1 Opção 2

Exemplo 2- Opção 2 Diâmetro do orifício
Vcpv= Qpós x tcpós x 60= 0,468 x 18 x 60= 505m3 Q= Vcpv/86400= 505 / 86400= 0,00584m3/s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s2 h= 1,60m/2= 0,80m Ao= PI x D2/ D= (4 x Ao/ PI) 0,5 0,00584= 0,62 x Ao x (2x9,81x 0,80)0,5 Ao= 0,00584/2,456= 0,00238m2 D= (4 x 0,00238/ PI) 0,5 D=0,06m Adoto: D=0,075m (75mm/ 3”)

Exemplo 2- só erosão a jusante com esvaziamento em 24h
0,60mx 1,13m Tr=2anos Vcpv=505 m3 Evitar erosão a jusante 1,60m Esvaziamento em 24h 0,075m

SS 6.1

Conversões de unidades
1 ft= 0,3048m 1 ft3/s= cfs= 0, m3/s = 28,317 L/s 1 acre-foot= 1.233,489 m3 1 ft/s= 0,3048 m/s

Inicio do Exemplo 3

Coeficiente C de runoff calculado
Rv= coeficiente volumétrico de Schueler Rv=C Rv=0,05 + 0,009 x AI AI= área impermeável (%) Pré-desenvolvimento AI= 100% Rv= 0,05 +0,009 x 100= 0,95

tc= 0,69 . (1,1– C). L 0,5 . S –0,33 C=0,95 L=260m S=0,03m/m
tc pós= 0,69 . (1,1– 0,95) ,5 . 0,03 –0,33 = 10,31min

Exemplo 3 Caso 2- Area original superior a 50%

Exemplo 3- AI pre>50% Usa SOMENTE Tr=2anos Pre=100 % e pos=60% impermeável
Caso 2- AI pre>50% Usa somente Tr=2anos Pré-desenvolvimento Pós- desenvolvimento AI= 100 60% Rv= 0,95 Q(m3/s)= 0,473 tc(min)= 10,31 tc=(min) 18 Tr (anos)= 2 Volume runoff (m3)= 0,473x18x60= 511 I (mm/h)= 116,09 Volume (m3)= 427 A(há)= 3 427= Qpos xtcpos x 60= Qposx18 x 60 0,92 Qpos=427/(18x60) 0,395 Volume (m3)= 0,92 x 10,31x 60= 569 = 84 25% menos V x 0,75=569x0,75= Q x 0,75= 0,69

Diâmetro do orifício do Exemplo 3
CPv= 84 m3 Q= 0,395m3/s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s2 h= 1,60m 0,395= 0,62 x Ao x (2 x 9,81x1,60)0,5 Ao= 0,395/3,47= 0,1138 m2 D= (4 x 0,1138/ PI) 0,5 D=0,38m Adoto: D=0,40m

Exemplo 3- AI>50% 0,50m 0,60m 0,60mx 1,13m Tr=2anos CPv=84 m3
Evitar erosão a jusante Q=0,395m3/s 1,60m 0,40m

Melhoria da qualidade das águas pluviais
Quantidade (enchentes ou e controle da erosão a jusante) Qualidade Ecosistema aquático (ecologia)

BMPs São as melhores práticas para resolver o problema da poluição difusa Nota: podemos usar várias BMPs USEPA catalogou 130 BMPs Podemos trabalhar com volume WQv ou com áreas (filtro gramado e vala gramada)

Procedimentos da ASCE, 1998 conforme Akan, 2003
C=0,858 i3 – 0,78 i2 +0,774.i + 0,04 Po= (a.C). P6 Sendo: C= coeficiente de runoff i= área impermeável em fração Po= volume a ser capturado na bacia (mm) P6= média das precipitações das chuvas (mm). Nota: USA: há mapa.

Po= (a.C). P6 Para reservatório de detenção estendido a=1,109 para esvaziamento em 12h a=1,299 para esvaziamento em 24h a=1,545 para esvaziamento em 48 h

Exemplo 4: São Paulo P6=33mm (95% das precipitações) Nota: difícil de conseguir !. Em USA há mapas AI=70%=i=0,70 C=0,858 i3 – 0,78 i2 +0,774.i + 0,04 C=0,50 Po= (a.C). P6 Po= (1,299x0,50)x33=21,2mm

Po= 21,2mm Vc= (Po/1000) x Area (m2) A= 8ha x 10000m2 Vc= (21,2/1000) x 8x10000= m3 Schueler, 1987 AI= 70% A=8ha=8 x10.000m2 P=25mm Rv= 0,05 + 0,009x AI = 0,68 WQv= (P/1000) X Rv x A WQv= (25/1000) x 0,68 x 8 x 10000m2 =1.360 m3

First flush/ Reino Unido
CIRIA C 697, Londres The SUDS manual. Usa os primeiros 10 mm de precipitação para o first flush

BMPs International Stormwater BMP database
400 BMP ano 1996 ASCE, USEPA, FHWA, AWWA, WERF BMPs vem se tornando uma norma para tratamento do runoff em volume e qualidade. BMP, ASCE, 2006 Recomendado: tratamento em série (trem)

Trenzinho das BMPs, Aukland,2000
Trenzinho das BMPs, Aukland,2000 Controle na fonte (dentro do lote, BMP-LID) como evitar lançamento de resíduos perigosos a serem levados pelas águas pluviais No outro vagão temos as práticas de infiltração, seguido pelo vagão da filtração e o último vagão são as lagoas

BMPs EPA-SWMM5 (Stormwater Management Model )de abril de 2004 identifica várias BMPs. Software free. USEPA: UWMRP (Urban Watershed Management Research Program ): state-of- the-practice

BMPs BMP podem ser: Estruturais: vala de infiltração, etc
Não estruturais: planejamento, etc

BMPs EPA (Environmental Protection Agency)
Pesquisas constante sobre o assunto URBAN WATERSHED MANAGEMENT RESEARCH PROGRAM (UWMRP) Há conhecimento limitado sobre o assunto. Mas são usadas em todo o mundo

Amostradores de águas pluviais

BMP Teoria do first flush P=25mm
90%

Melhoria da qualidade das águas pluviais
Teoria de Schueler, % das precipitações que produzem runoff e que ocasionará depósito de 80% de TSS (sólidos totais em suspensão). WQv= (P/1000) x Rv x A Sendo: WQv= volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3) P= 25mm= first flush a ser adotado no Brasil = precipitação média para Tr=0,5 anos= 6meses A= área da bacia em m2 Segundo o LEED P=25mm em locais de climas úmidos P= 19mm em locais de climas semi-áridos P= 13mm valor mínimo a ser adotado

Exemplo 5

Exemplo 5-Volume WQv Rv=0,05 + 0,009 x AI Rv= coeficiente volumétrico
Rv=0,59 A=3ha P=25mm WQv= (P/1000) x Rv x A WQv= (25mm/1000) x 0,59 x m2= 443m3

Reservatório somente para melhoria da qualidade das águas pluviais
WQv= 443m3 Adotando dimensões da área em projeção já usadas As= área da superfície= 13 x 26= 338m2 H= WQv/ As= 443/338= 1,31 m Tempo para esvaziar= 24h = s Vazão média de escoamento em 24h Vazão = 443m3/ 86400s= 0,00513m3/s

Diâmetro do orifício do Exemplo 5
Deverá passar em 24 horas Vazão = 443m3/ 86400s= Q= 0,00513m3/s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s2 h= 1,31/ 2= 0,66m TRUQUE Ao= PI x D2/ D= (4 x Ao/ PI) 0,5 0,00513= 0,62 x Ao x (2x9,81x0,66)0,5 Ao= 0,00513/2,23= 0,0023m2 D= (4 x 0,0023/ PI) 0,5 D=0,054m Adoto: D=0,05m= 50mm= 2”

Exemplo 5- Reservatório somente para melhoria da qualidade da águas pluviais usando WQv Notar tubo de 0,05m para escoamento em 24horas. 0,5m Folga 0,60 x 1,13m Vertedor 0,60m WQv 24h 443m 3 1,31m 0,05m

Junto: quantidade e qualidade
Exemplo 6 Junto: quantidade e qualidade

Exemplo 6- Reservatório para melhoria da qualidade da águas pluviais usando WQv e enchente TR=2anos Notar tubo de 0,05m para escoamento em 24horas. 0,5m Folga 0,60 x 1,13m Vertedor 0,60m Enchente Tr=2anos V= 417m3 1,60m Vazão de pré 0,082m3/s 0,20m WQv 24h 443m 3 1,31m Esvazia em 24h 0,05m

No Exemplo 6 Juntamos SS6.1 caso 1 opção 1 com SS6.2 Fazendo reservatório WQv para melhoria da qualidade das águas pluviais.

Recarga de aquíferos

Recarga de aquífero Método semelhante ao de Horsley aplicado ao Brasil. F=fator de recarga Grupo de solo A F=0,30 Grupo de solo B F=0,20 Grupo de solo C F=0,10 Grupo de solo D F=0,03

Recarga de aquífero Método do Volume de recarga Rev= F x WQv
Rev= volume de água necessário para recarga (m3) Nota: não é todo o volume WQv que precisamos para a recarga. Método da Área para recarga Rea= F x A x Rv A= área da bacia (m2) Rv= coeficiente volumétrico Rv=0,05+0,009 x AI

Recarga de aquíferos Exemplo 6:
A= 3ha, AI=60% P=25mm Solo tipo B do SCS Rv=0,05+0,009 x 60=0,59 WQv= (25/1000) x 0,59 x 3 x = 443m3 Em volume: Rev= F . WQv= 0,20 x 443= 89m3 Para fazer trincheira de infiltração ou bacia de infiltração. Em área: Rea= F x A x Rv == 0,20 x (3 x 10000) x 0,59= 3.540m2 para fazer faixa de filtro gramada ou vala gramada

Reservatório de detenção estendido

Reservatório de detenção estendido (enchente+melhoria da qualidade das aguas pluviais)

Origem do método de cálculo SCS
Qpós Q (m3/s) Area volume hachurado Qpré Tempo tb=2,67tc

Origem do método de cálculo SCS
Existe o triângulo com vazão de pico Qpós e outro com vazão Qpré. Temos que achar o volume V hachurado. Portanto, temos: V= (2,67tcpos) x Qpós/2 – (2,67tcpos) x Qpré/2 V= 2,67tcpos. 0,5(Qpós-Qpré) V= 0,5 . (Qpós-Qpré) . 2,67 . tcpos . 60 Deixar passar: Qpré

Finalidades mais usadas: Enchente (Tr=25 anos) Qualidade (WQv) Menos usada: Controle da erosão a jusante usando o volume CPv para Tr=2 anos e volume WQv

Eficiência do reservatório de detenção estendido
TSS TP TN Metais pesados Reservatório de detenção estendido 61% 19% 31% 26 a 54%

Exemplo 8-Vazão Tr=25anos
1912,174 x 250,141 I25 = ( t + 19,154)0,857 tcpos= 18min 3010,43 I 25 = = 135,87mm/h ( ,154)0,857 Q25 pos= CIA/360= 0,59 x 135,87 x 3 /360= 0,67m3/s

Vazão Tr=25anos Vazão (Tr=25anos) 1912,174 x 250,141
1912,174 x 250,141 I25 = ( t + 19,154)0,857 tcpre= 34 min 3010,43 I 25 = = 99,96 mm/h ( ,154)0,857 Q25 pre= CIA/360= 0,14 x 99,96 x 3 /360= 0,12 m3/s

Deixar passar: Qpré =0,12m3/s As= 338m2
Reservatório de detenção estendido Tr=25anos V= 0,5 . (Qpós-Qpré) . 2,67 . tc . 60 Deixar passar: Qpré V= 0,5 x (0,67-0,12) x 2,67 x 18 x 60 = 891 m3 Deixar passar: Qpré =0,12m3/s As= 338m2 891m3/ 338 m2 = 2,64 m (altura)

Diâmetro do orifício CPv =505m3
Deverá passar em 24 horas para Tr=2 anos Vcpv= Qpos x tc x 60= 0,468 x 18 x 60= 505m3 As= 338 m2 WQv= 443 m3 Entre os volumes 505 m3 e 443 m3 adoto 505m3 para esvaziar em 24 h Altura= 505/ 338 m2= 1,49 m Vazão = 505/86400 s= Q= 0,00584 m3/s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81 m/s2 h= 1,49/ 2= 0,745m TRUQUE Ao= PI x D2/ D= (4 x Ao/ PI) 0,5 0,00584= 0,62 x Ao x (2x9,81x0,745)0,5 Ao= 0,00584/2,37= 0,00246m2 D= (4 x 0,00246/ PI) 0,5 D=0,056m Adoto: D=0,075 m= 75 mm=3”

Diâmetro do orifício detenção estendido Qpré=0,12 m3/s
Equação do orifício Q= Cd . Ao . (2.g.h)0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81 m/s2 891 m3 /338m2 = h= 2,64 TRUQUE Ao= PI x D2/ D= (4 x Ao/ PI) 0,5 0,12= 0,62 . Ao x (2.9,81. 2,64)0,5 Ao= 0,12/4,46 = 0,0269 m2 D= (4 x 0,0269/ PI) 0,5 D=0,185m Adoto: D=0,20m= 200 mm= 8”

Detenção estendida Tr=25anos 891 m3 0,60m x 1,13m 2,64m
LEED -Reservatório de detenção estendido Proteção do canal a jusante SS6.1-Quantidade e SS6.2 Qualidade Vazão de pré e pós-desenvolvimento SS6.1 case 1- Option 1 Melhor e mais usado: quantidade (tubo de 0,20m) e qualidade (tubo de 0,075m). Reservatório ficará seco depois de 24h Exemplo 8- 0,50m Detenção estendida Tr=25anos 891 m3 0,60m x 1,13m 2,64m 0,20m Tr=2anos Cpv=505 m3 WQv 443m3 1,49m CPv= 511 m3 Vale o maior Esvazia em 24h 0,075m

Reservatório de retenção (wet pond)
Volume permanente (1 WQv) 2WQv ou 3 WQv Bigger is better (Schueler, 1987) Volume temporário (1 WQv )

Eficiência do reservatório de retenção
TSS TP TN Metais pesados Reservatório de retenção 68% +- 10% 55% +- 7% % 36% a 65%

Reservatório de retenção nunca fica seco: precisa de uma certa área da bacia (mínimo 10ha); impermeabilização do fundo com argila ou geotêxtil impermeável

Reservatório de retenção Fazer balanço hídrico para ver se o reservatório não ficará seco durante alguns meses por ano.

Reservatório de retenção (Wet Pond) (valoriza os imóveis em até 28%)

Pode ser construída: On line: WQv permanente e WQv temporário + volume para enchentes Off line: WQv permanente e WQv temporário

Muito eficiente para a remoção dos poluentes Alguns dizem que é mais eficiente que wetland TSS remove 80% TP remove 50% TN remove 35% Metais remove 60% Bactérias remove 70%

Area mínima de 10ha e máxima de 60 ha. Cuidado com a vazão base (Plinio: mínimo 10 ha) Profundidade mínima =0,90m Profundidade máxima= 0,90 a 1,80m Talude laterais: 1:3 Relação comprimento/largura: 3:1

Esvaziamento do reservatório temporário em 24 horas Vertedor de emergência: Tr=100 anos Pernilongos (Culex): usar inseticidas Aedes aegypti (dengue): buscar animais que se alimentem deles, mas não resolve totalmente o problema.

Vertedor de emergência 0,50m folga
Reservatório de retenção (wet pond) off line Volume Permanente Volume Temporário Exemplo 9- Atendimento SS6.2 NOTA: posso fazer em cima o reservatório para Tr=2anos para proteção de erosão a jusante NA máximo maximorum Vertedor de emergência 0,50m folga 0,60m 0,60mx 1,13m WQv 443m3 Temporário 1,11m 0,075m Esvazia em 24 h 1,11m WQv 443m3 Permanente

Gráfico para Wet Pond para achar a remoção de TSS entrando com relação volume do reservatório permanente/ WQv (Bigger is better: Schueler, 1987) Denver recomenda: 1,00 a 1,5 California Stare water control board: 3 a 5

Trash Rack

Proteção contra entupimentos

Trash rack ( ≤ 0,15m) (Há cálculos da área da grade e da perda de carga)

Cálculo do trash rack A= área do trash rack (m2)
Ao= área da tubulação (m2) A/Ao = 77 / e -0,00488.D Exemplo 10: D= 100 até 500mm A/Ao= 77 / e -0,00488x100 = 47,27 Ao= PI x D2/4= 0,00785m2 A= 0,00785 x 47,27= 0,37m2

Trash Rack

Trash rack Acima de 600mm At/Ao= 4

Infiltração

Melhoria da Qualidade das águas pluviais (WQv) e Recarga do aquífero subterrâneo (Rev)
K<7mm/h Rev≤ recarga Infiltração Inicio Fim BMP K>7mm/h Rev>>recarga K>>7mm/h Routing

Pavimento permeável A) pavimento modular
B) pavimento poroso (concreto ou asfalto)

Pavimento permeável pavimento poroso de concreto BMP

Pavimento poroso de concreto

Pavimento permeável pavimento poroso de asfalto sem agregados finos ≤ 600µm

Pavimento permeável Clogging: entupimento. É o grande problema.
Clogging se inicia com sujeira e poeira entre 1,4kg/m2 a 3,0 kg/m2 (Pesquisa Canadá) Pesquisas: em 3 anos entope 50% Pavimento modular é menos sensível ao clogging do que o pavimento poroso. Percolação no pavimento poroso: 4000mm/h Juntas do pavimento modular: mm/h

Pavimento permeável Alemanha- pavimentos permeáveis devem ter capacidade mínima para 270 L/s x ha. Brasil (?) Vida útil de um pavimento permeável de 20anos. Manutenção: 4 vezes por anos: Equipamentos de vácuo e jato de água (caro)

Pavimento modular (concreto ou PVC)

Pavimento modular BMP

Pavimento modular

Pavimento modular BMP

Pavimento modular Area ≤ 2ha S ≤ 5% Lençol freático: 1,20m K≥3,6mm/h (CIRIA)

Eficiência do pavimento modular
TSS TP TN Metais pesados Pavimento modular 82% a 95% 65% 80 a 85% 98 a 99%

Pavimento modular Abaixam a temperatura cerca de 9ºC
Alternativas para diminuir os efeitos da ilha de calor: árvores, pintar o telhado de branco, telhado verdes e pavimentos permeáveis.

Pavimento modular Há três tipos básicos;
Tipo A - Quando toda a água é infiltrada Tipo B - Somente parte da água é infiltrada Tipo C - Nada é infiltrado

Pavimento modular Tipo A-Quando toda a água é infiltrada

Dimensionar um pavimento modular (Tipo A)
Porosidade específica da brita britada=0,32 Área = 100m2 K= 7mm/h (condutividade hidráulica)=0,007m/h H= (D/n) x (I- K) Duração da chuva=D=60min= 1h Tr=25anos RMSP Intensidade da chuva =I=70,5mm/h=0,0705m/h H= (1,00h/0,32) x (0,0705 – 0,007m/h)=0,20m Adoto: espessura H= 0,25m Bidim Tempo de esvaziamento = (n x H)/K= (0,32 x 250)/7= 11,4 (12h)

Modelo simplificado Exemplo: WQv= 443 m3 para A=3ha AI=60% K= 7mm/h
d= WQv/ (A x n) A= área do pavimento modular= 1000m2 (hipótese) d= espessura da camada de pedra (m) n= porosidade específica da pedra britada= 0,30 d= 443/ (3000 x0,30) =0,49m Tempo de esvaziamento T= d .n/ K= 490 x 0,30/ 7 =21h (ideal entre 24h e 72h)

Pavimento modular Tipo B – quando parte da água se infiltra Difícil de calcular

Pavimento modular Tipo C – nada se infiltra A água toda é drenada

Pavimento modular Tipo C
Temos que achar o diâmetro do tubo de drenagem e o espaçamento. E= 2x h/(q/K)0,5 Sendo: E= espaçamento dos tubos em paralelo (m) h= altura da camada de pedra (m) K= condutividade hidráulica da pedra (m/s)= 0,001m/s q= intensidade da chuva (m/s). Vários Tr

Pavimento modular Tipo C- nada se infiltra
Exemplo 11: Área do pavimento modular= 3.540m2 Solo impermeável Pavimento modular Tipo C com drenos

Pavimento modular Tipo C
Exemplo continuação Superfície plana adotada Altura de pedra adotada= h=0,40m Intensidade da chuva q (m/s) Q= 53mm/h para RMSP Tr=5anos 1hora Q= 53mm/h=0, m/s

Pavimento modular Exemplo continuação E= 2x h/(q/K)0,5
E= 6,7m= espaçamento Escolha: tubo 150mm, 1% de declividade, seção plena: 0,013m3/s (nota: poderíamos escolher y=2/3D ou y=0,8D) Vazão total de drenagem= A x q= 4271m2 x 0, m/s=0,061m3/s Numero de tubos= 0,061m3/s/ 0,013m3/s=4,7 tubos Adotamos 5 tubos em paralelo

Pavimento poroso (concreto ou asfalto)

Pavimento poroso (concreto ou asfalto)
A= WQv/ [n . d + (K/1000) x T + np . dp] Sendo: A= área da superfície do pavimento poroso de concreto ou asfalto (m2) WQv= volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3) n=porosidade média da pedra britada =0,32 d= espessura da camada de pedra britada (0,25m≤d≤1,20m) K= condutividade hidráulica (mm/h) ≥ 7mm/h T= tempo para encher o reservatório de pedra britada (h). T=2h np= porosidade efetiva do concreto ou asfalto poroso=0,18 (entre 0,15 a 0,22) dp=espessura do concreto ou asfalto poroso (0,05m <dp<0,10m)

Pavimento poroso (concreto ou asfalto)
Tempo de esvaziamento Td Td= (d . n) / (K/1000) Sendo: d= altura da camada de pedra (m) n= porosidade efetiva da pedra K= condutividade hidráulica (mm/h) Td= tempo de esvaziamento (h) Td≥12

Pavimento poroso (exemplo de pavimento poroso de concreto)
Exemplo 12: Estacionamento com 6.000m2 irá despejar as águas pluviais em pavimento poroso de concreto. Solo tem K= 26mm/h, lençol freático 1,50m abaixo do fundo. Achar a a área de pavimento poroso de concreto usando o volume WQv. Rv= 0,05+0,009 x 100= 0,95 WQv= (P/1000) x Rv x A= (25/1000) x 0,95 x 6000= 143m3 Portanto, deverá ser infiltrado 143m3 no pavimento poroso de concreto.

Pavimento poroso de concreto (exemplo)
A= WQv/ [n . d + (K/1000) x T + np . dp] WQv= 143m3 n=0,32 (pedra britada) d= 0,90m (adotado) K= 26mm/h T= 2h (enchimento) np= 0,18 (concreto) dp=0,075 (espessura do concreto) A= 143/ [0,32 x 0,90 + (26/1000) x 2 + 0,18x 0,075] =403m2 Portanto teremos uma área de pavimento poroso de concreto com 403m2 de superfície.

Pavimento poroso Tempo de esvaziamento Td= (d . n) / (K/1000)
Td= (0,90 x 0,32) / (26/1000)= 11h Ideal seria maior que 12h

Leed 1 ponto 50% da área telhado Veremos: como executar
Telhado verde Leed 1 ponto 50% da área telhado Veremos: como executar

Telhado Verde (Projeto de lei na prefeitura do município de São Paulo

Telhado verde

Telhado verde em indústria

Telhado verde

Telhado verde Mais antigo: jardins suspensos da Babilônia.
1936 prédio do MEC Roberto Burle Max (paisagista paulista) 1988: Banco Safra em São Paulo Arquiteta Rosa Grená Kliass Walter Kolb (Munich e Hannover)

Telhado verde Camada de solo: 150mm a 300mm
Plantas nativas resistente ao sol e vento Vantagem: Diminui ilha de calor Menores custos de ar condicionado Reduz pico de vazão

Telhado verde Vegetação extensiva: gramado. Solo de 50mm a 150mm. Plantas nativas Vegetação intensiva: solo 200mm a 2000mm. Plantas e árvores. Altura de 1m a 5m. Prever as cargas de 300kg/m2 a 1.000kg/m2.

Telhado Verde Agricultura urbana
Locais: Rússia, Tailândia, Colômbia, Haiti e Canadá. Hotel Fairmont, Vancouver, Canadá: alimentos no telhado economiza dólares canadenses por ano. Problema: regiões com ar poluído

Telhado Verde Em aprovação na CMSP (Câmara Municipal de São Paulo)
Método Delfos Elaboração de projeto de norma de telhados verdes Aprovado pela ABNT em novembro 2011 Aguardando Comissão de norma técnica

Trincheira de infiltração

Eficiência da trincheira de infiltração
TSS TP TN Metais pesados Trincheira de infiltração 75% 60% a 70% 55 a 60% 85 a 90%

Trincheira de infiltração dura 15anos; lençol freatico: 1,20m ou 1,50m;

Trincheira de infiltração Custo C (US$)=1317 x V 0,63

Trincheira de infiltração solo tipo A ou B pedra britada 3 (25mm a 35mm) Infiltração : 7mm/h a 60mm/h

Trincheira de infiltração Exemplo 13-
Dados: A= 3ha=30.000m2 AI=60% K= 13mm/h (condutividade hidráulica do solo) Pedra britada com n=0,40 Rv=0,05 + 0,009 x AI=0,05+0,009 x 60= 0,59 WQv= (P/1000) x Rv x A= =(25/1000) x 0,59 x = 443m3

Trincheira de infiltração Exemplo
dmax= (K . Ts) /n dmax= profundidade máxima permissível (mm) K=13mm/h Ts= máximo tempo permitido entre 24h a 48h (esvaziamento). Adotamos Ts=48h n=0,4 dmax= (13 x 48 )/0,40=1560mm=1,56m (dmax <= 2,40m)

At= WQv/ (n . d + K.T) At= área da superfície da trincheira (m2) WQv= volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3) n= vazios da pedra britada =0,40 K= condutividade hidráulica do solo= 13mm/h T= tempo de enchimento = 2h (prática)

At= WQv/ (n . d + K.T) At= 443/ [0,40 x1,56 + (13/1000)x 2h] At= 682m2 Adotando comprimento L=300m Teremos 682m2/ 300m= 2,27m Largura da trincheira = 2,27m Profundidade = 1,56m

Exemplo com Rev= 89m3 At= WQv/ (n . d + K.T) At= 89/ [0,40 x1,56 + (13/1000)x 2h] At= 137m2 Adotando comprimento L=50m Teremos 137m2/ 50m= 2,74m Largura da trincheira = 2,74m Profundidade = 1,56m

Soakaway

Infiltração da água de chuva do telhado (é uma trincheira de infiltração) Inglaterra: Soakaway (muito usado conforme CIRIA) Pode ser: circular ou retangular quando Area <100m2 Trincheira de infiltração quando A> 100m2

Soakaway Exemplo 14: telhado com 500m2
Condutividade hidráulica k=f = 20mm/h Porosidade efetiva da pedra britada=0,40 Tempo de retenção =Ts=24h Profundidade máxima da caixa de pedra “d” d= f. Ts/ n= 20 x 24h/ 0,40=1200mm=1,20m

Soakaway At= WQv/ (n .d + f. T) At= área longitudinal da caixa (m2)
WQv= volume de água (m3) n=0,40 pedra britada d=1,20m (já calculado) T= 2h= tempo de enchimento (<2h) WQv= (P/1000) x Rv x A= (25/1000) x 0,95 x 500=12m3 WQv= 12m3

Soakaway At= WQv/ (n .d + f. T)
At= 12/ (0,4x 1,2 + (20/1000) x2)= 23m2 Largura=2,00m Comprimento= 23/2= 11,5m Profundidade= 1,20m

Rain Garden (bioretenção)

Eficiência do rain garden
TSS TP TN Metais pesados Rain garden 80% 65% a 87% 49% 43% a 97%

Rain Garden

Rain Garden Profundidade típica= 0,10m a 0,15m
Dimensões usuais: 4m x 12m Infiltra em 4 a 5 dias

Rain Garden

Rain Garden Exemplo 15 Dimensão : 4m x 12m= 48m2 Altura= 8/48= 0,17m
Achar o volume para melhoria da qualidade das águas pluviais WQv para área A=1000m2 e área impermeável AI= 30%. Rv= 0,05 + 0,009 x AI = 0,05+0,009 x 30= 0,32 Volume WQv WQv= (P/1000) x Rv x A= (25/1000) x 0,32 x 1000m2 = 8 m3 Dimensão : 4m x 12m= 48m2 Altura= 8/48= 0,17m

Nota: a área conta como BMP
Canal gramado Nota: a área conta como BMP

Eficiência do canal gramado
TSS TP TN Metais pesados Canal gramado 38% % % 14% % 9% a 62%

Canal gramado: capítulo 21 Com modelo do Akan, 2010 ficou fácil
Depende: declividade, tipo de grama: batatais, bermuda, esmeralda, Santo Agostinho, São Carlos, etc n coeficiente de Manning: depende da velocidade, altura da grama, densidade da grama em pedúnculos/m2, índice da curva de retardo. tensão trativa máxima que depende do coeficiente de retardo do SCS,1969 (A,B,C,D,E) conforme pesquisa do SCS.

Vários tipos de gramas usados no Brasil

Canal gramado

Canal gramado Fórmula de Chen e Cotton, 1988 (Akan)
n= (3,28. R) 1/6 /[ Cn+19,97 log(3,28.R) 1,4 So 0,4] Sendo: n= rugosidade de Manning R= raio hidráulico (m). R= A/P A= área molhada (m2) P=perímetro molhado (m) Cn= coeficiente de retardo adimensional escolhido na Tabela (21.16) So= declividade do fundo do canal (m/m)

Coeficientes de retardo Cn de gramas em canais gramados

Velocidades máximas conforme classe de retardo

Exemplo 16 baseado em Akan, 2010
Dimensionar canal gramado com grama esmeralda em um canal trapezoidal com base b=2,00m, declividade So= 0,001m/m, talude m=2,5 e vazão Q=0,85m3/s. Da Tabela anterior para grama esmeralda que é da classe de retardo D achamos Cn=34,6 A= (b+my)y P=b+2y(1+m2)0,5 R= A/P

A cada valor de y achamos Q até Qcalculado= Qprojeto

Filter Strip (faixa de filtro gramada) Nota: a área conta como BMP

Eficiência do pavimento modular
TSS TP TN Metais pesados Faixa de filtro gramada 54% a 84% 20%

Faixa de filtro gramada (filter strip) (filtra as águas pluviais) Não tem nada a haver com enchentes e sim com melhoria da qualidade das águas pluviais

Faixa de filtro gramada

Faixa de filtro gramada (faixa+canal gramado)

Eficiência da faixa de filtro gramada
TSS (sólidos totais em suspensão): 50% PT (fósforo total): 20% Metais pesados: 40%

Faixa de filtro gramada (estimativas)
Parâmetro Area impermeável à montante Area permeável à montante (jardins, etc) Comprimento paralelo ao fluxo da agua maximo (entrada) 11 m 23 m 30m (45,7 m FHWA) Declividade maxima <2% >2% Comprimento minimo da faixa paralelo ao fluxo de água 3,00 4,5 6,00 7,5 3,0 3,6 5,4 Fonte: Estado da Georgia, 2001

Faixa de filtro gramada
Exemplo 17 Calcular a largura da faixa de filtro gramada para area impermeável a montante com 20m e declividade da faixa de filtro gramado >2%. Vendo a tabela escolhemos faixa com 7,5m de comprimento.

Reservatório de infiltração
(Área da bacia ≤ 6ha) recarga

Reservatório de infiltração (recarga do aquífero) lençol freático ideal: mínimo de 3,00m Problemas em projetos: 50% falham Manutenção: 5% ao ano

Reservatório de infiltração Custo C(US$)=162,6x V 0,69 Profundidade: 0,30m a 1,80m Tempo de infiltração: 48h e máximo de 72h Importante: pré-tratamento

Reservatório de infiltração
Exemplo 18: AI=60% A=6ha Rv=0,59 WQv=(P/1000) . Rv . A= (25/1000) x 0,59x6x10.000=885m3 As= SF . WQv / (T . K) As= área do fundo do reservatório (m2) SF= fator de segurança=2 WQv= volume do volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3) T=tempo de infiltração da água no solo entre 24h a 72h K=condutividade hidráulica do solo (m/h) d=WQv/ As d= profundidade do reservatório (m) entre 0,30 a 1,80m

Reservatório de infiltração (exemplo)
As= SF . WQv/ (K . T) T=48h (adoto) K=13mm/h=0,013m/h As= 2 x 885m3/ (0,013m/h x 48h)=2837m2 d=profundidade do reservatório (m) d=WQv/ As d=885m3/ 2837m2= 0,31m

Filtro de areia (área da bacia ≤ 4ha)

Eficiência do filtro de areia
TSS TP TN Metais pesados Filtro de areia 66% a 95% 4% a 51% 44 a 47% 34 a 88%

Filtro de areia (não infiltra no solo, melhoria da qualidade das águas pluviais)

Filtro de areia

Filtro de areia de superfície

Perfil de um filtro de areia

Tubos perfurados ≤ 150mm 300mm sobre a geratriz superior
Pedras: 100mm a 150mm (pedra 1,2, e 3) Distância máxima entre tubos= 3,00m Declividade minima = 1% Geotêxtil Buraco: 3/8” (9,53mm) Camada mínima de areia de 0,45m

Filtro de areia Exemplo 19
A=2ha (<4ha) AI=70% Kareia= 0,45m/dia (19mm/h) Altura da água=hf= 0,50m Tempo de escoamento =1,67dias Altura do filtro de areia df= 0,60m Rv=0,05+0,009 x 70=0,68 WQv= (25/1000) x 0,68 x 2ha x m2= 340m3

Filtro de areia: exemplo
Af= (WQv . df)/ [K . (hf + df) . tf] Af= área do filtro de areia (m2) df= altura do filtro de areia =0,60m K= 0,45m/dia hf=0,50m (altura da água) tf= 1,67 dias (tempo para dreno da água na areia entre 1 dia a 1,67dias)

Af= (WQv . df)/ [K . (hf + df) . tf]
Filtro de areia Af= (WQv . df)/ [K . (hf + df) . tf] Af= (340 x 0,60)/ [ 0,45 x (0,50 +0,60) x 1,67] Af= 247m2

Pré-tratamento em filtro de areia
Particularidades do pré-tratamento Volume do pré-tratamento= 0,25xWQv Nota: outras BMPs é 0,1xWQv Vazão que chega ao pré-tratamento Qo = WQv/ s

Pré-tratamento em filtro de areia (toma-se para sedimentação partículas menos de 20 a 40µm)
As= - (Qo / vs) . Ln (1-E/100) As= = - (Qo / vs) . Ln (1-E/100) Para E=90% (eficiência de deposição) As= 2,3 x Qo/ vs AI ≤75% 20μm vs= 0, m/s AI >75% 40 μm vs= 0,001422m/s

Exigências do Leed nas BMPs
Relacionar as BMPs Porcentagem do site tratado pela BMP Eficiência de cada BMP em % Fonte de dados sobre eficiência da remoção de TSS (sólidos totais em suspensão) Plano de manutenção e operação das BMPs

BMPs não estruturais Leed considera: rain garden, valas gramadas e filter strip onde é feita a filtração

BMP não estrutural LID: Low Impact Development ( BMP LID : na fonte): rain garden

LID não estrutural Reduzir superfícies impermeáveis
Deixar vegetação junto ao rios (área ripariana) Proteger os caminhos naturais das águas pluviais Minimizar a compactação do solo Evitar de fazer muitas escavações

Planejamento e uso do solo (Espanha,Portugal, Alphaville, etc)

Planejamento e uso do solo

Remoção de TSS, TP e TN TSS= sólidos totais em suspensão TP= fósforo total TN= niltrogênio total
Tipo de BMP TSS TP TN Bacia de infiltração 80% 60% 50% Canal gramado 70% 30% Filtro de areia 82% 46% 35% Rain garden 90% 72% 58% Reservatório de retenção 75% 52% Reservatório de detenção estendido 53% 25% Trincheira de infiltração 55% Vala gramada 48%

Manutenção e operação anual
Tipo de BMP Manutenção e operação anual Reservatório de detenção seco 3 a 6% Trincheira de infiltração 3 a 20% Pavimento poroso de concreto 5% Vala gramada 5% a 7% Reservatório de retenção 3 a 5% Wetland construída 1 a 5% Faixa de filtro gramada US$ 250/ha a US$ 3.500/ha

Consumo relativo da BMP da área impermeável da Bacia
Tipo de BMP Porcentagem de área impermeável da bacia Res. detenção 2 as 3% Wetland construída 3 a 5% Trincheira de infiltração 2 a 3% Reservatório de infiltração Filtros de areia 0 a 3%

Custos das BMPs em dezembro de 2010.
Reservatório de detenção estendido C= 251,42. V 0,76 Reservatório de retenção C=415,65. V 0,71 Wetland construída C=519,14 .V 0,71 Trincheira de infiltração C=2206,71. V0,63 Reservatório de infiltração C=267,00 .V 0,69 Filtros de areia C= K x A em ha K varia de a Canal gramado US$ 3,74/m2 a US$ 7,49/m2 Pavimento poroso US$ 45,00/m2

Recomendações do Leed nas BMPs
1. Descrever todas as BMPs 2. Porcentagem da área usada pela BMP 3. Eficiência de cada BMP em porcentagem 4. Fonte de dado sobre eficiência da remoção do TSS ( sólidos totais em suspensão) Nota: apenas 1 pontos em SS6.1 e 1 ponto em SS6.2

Site: http://www.pliniotomaz.com.br E-mail: pliniotomaz@uol.com.br
Quantidade e qualidade das águas pluviais para os créditos do LEED SS6.1-QUANTIDADE SS6.2 –QUALIDADE BMPs Site: Livro: Cálculos Hidrológicos e Hidráulicos para Obras Municipais: autor Plinio Tomaz Livro: Poluição Difusa: autor Plinio Tomaz CD: distribuído

Consumo de água em paisagismo

Evapotranspiração (quantidade de água perdida evaporação da superfície do solo ou água e transpiração das plantas em mm)

Tanque de evaporação Classe A US$ 1000

Objetivo Obter a evapotranspiração de referência ETo
Achar método simples de cálculo Fácil aplicação para qualquer lugar do Brasil

Métodos existentes evapotranspiração de referência= ETo
Método de Thornthwaite, 1948 Balanço Hídrico pelo método de Thornthwaite-Mather, 1955 Método de Romanenko, 1961 Método de Turc, 1961 para Método Método de Penman-Monteith, 1998 FAO Método de Hargreaves Método de Penman, 1948 para superfícies livres Método de Blaney-Criddle, 1975

Chuvas mensais Chuvas mensais: Instituto Nacional de Metereologia -INMET Agrometereologia Agricultura Balanço Hídrico Selecione Estado do Brasil Selecione estação

Evapotranspiração pelo método de Thornthwaite
Embrapa- Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária Google: pesquisar-Banco de Dados Climáticos do Brasil Estado Cidade Longitude, Latitude, altura, precipitações mensais e evapotranspiração

Latitude

Valores de f* para a formula de Blaney-Criddle

Método de Blaney-Criddle, 1975
H*= f* . (0,46 . T + 8,13) Sendo: H*= lâmina de água no perÍodo de um dia (mm) T= temperatura média do mês (º C) f*= média da porcentagem diária do fotoperíodo anual em latitudes que variam de 10º N a 35º S

Exemplo 1: achar o valor de f
Exemplo 1: Guarulhos Latitude 23,5⁰ Sul, temperatura média de janeiro de 23,7⁰C H*= f* . (0,46 . T + 8,13) H*= 0,31 x (0,46 x 23,7 + 8,13)=5,9mm

Dada a temperatura média do ar do mês

Valores de “a” e “b” da formula de Blaney-Criddle

Exemplo 2 Razão de insolação: baixa, média e alta Exemplo: Guarulhos, Umidade relativa do ar U=73% >50%, Velocidade média do vento= u2=1,6m/s <2m/s Relação de insolação (nebulosidaded) =n/N=0,42 insolação baixa N= número máxima de luz solar (h) n= horas de sol a= -1,65 b= 0,98

Evapotranspiração de referência pelo Método de Blaney-Criddle, 1975
ETo= a + b . H* Sendo: ETo= evapotranspiração (mm/dia) a e b são coeficientes obtidos da Tabela anterior H*= calculado anteriormente (mm) Exemplo: ETo= a + b . H* =-1,65+0,98 x 5,9= 4,1mm/dia Janeiro: 31dias 4,1mm/dia x 31dias= 128mm/mês

Método de Blaney-Criddle, 1975

Irrigação de gramados

Irrigação de gramados Objetivo: Estimativa de consumo de água em:
Jardins Praças Campos de futebol Campos de golfe

Consumo de água

Triângulo da classificação textural 25% areia; 60% silte: 15% argila solo franco siltoso

Aspersão

Tensiômetro

Tensiômetro US$ 500

Tensiômetro de faixas semáforo

Fertilizantes: N, P e K

Evapotranspiração no paisagismo
ETL= ETo . KL ETo= evapotranspiração de referência (mm/mês) KL=coeficiente de paisagismo (gramados e arbustos) ETL= evapotranspiração do paisagismo (mm/mês)

Ks, Kd e Kmc (árvores; arbustos; cobertura; misto; gramado)

Coeficiente das espécies: Ks
Leva em conta quanto a planta precisa de água. Plantas podem precisar de pouca água e muita água. Planta que não consume água Ks=0 Critério subjetivo Não há tabelas que fornecem o Ks para cada tipo de planta. Escolha depende experiência do projetista

Coeficiente de densidade: Kd
Áreas com plantas esparsas possuem menor evapotranspiração. Áreas com plantas juntas têm maior evapotranspiração

Fator de microclima: Kmc
Depende da paisagem, temperatura, vento e umidade. Valores pequenos de Kmc são para áreas com muitas sombras e protegidas pelo vento. Valores altos de Kmc são devido a locais que possuem muito vento facilitado pelos prédios existentes.

Escolha do mês O LEED nos Estados Unidos adota para os cálculos somente o mês de JULHO porque é o mês que tem maior evapotranspiração. No hemisfério sul o equivalente é o mês de JANEIRO que de modo geral no Brasil é o mês com maior evapotranspiração. Nota: para o Brasil fazer os cálculos para os 12 meses.

Exemplo com gramado, arbustos e misto. Observar Ks
Tipo de paisagismo Area (m2) Ks Kd Kmc KL IE CE Eto ETL TPWA (m3) Arbustos 112 0,2 1,0 1,3 0,26 0,900 206,13 53,59 6,0 Misto 363 1,4 0,28 0,625 226,79 63,50 23,1 Gramado 84 0,7 1,2 0,84 206,22 173,23 14,6 Total= 559 43,6

Tipos de gramas Gramas tolerantes a seca
Batatais Bermuda Esmeralda Gramas pouco tolerantes a seca Santo Agostinho Coreana São Carlos

Exemplo 3- Irrigação Local: São Paulo Grama bermuda Área= m2 Tipo de solo: franco-argiloso Vento: 3m/s Calcular volume de irrigação necessário mensalmente usando a precipitação efetiva Pe.

Condutividade hidráulica do solo K em (mm/h)
Fonte: Toro Company, 1986 in AWWA, 1993 Condutividade hidráulica do solo K em (mm/h) Tipos de solo Condutividade hidráulica conforme a declividade do terreno. 4% 8% 8% a 12% 12% a 16% > 16% mm/h 1 Areia grossa 31,8 25,4 19,1 12,7 7,9 2 Areia média 26,9 21,6 16,3 10,7 6,9 3 Areia fina 23,9 14,2 9,7 6,1 4 Areia franca 22,4 17,8 13,5 8,9 5,6 5 Franco arenoso 15,2 11,4 7,6 4,8 6 Franco arenosa fina 16,0 6,4 4,1 7 Franco arenosa muito fina 15,0 11,9 3,8 8 Franco 13,7 10,9 8,4 3,6 9 Franco siltoso 10,2 5,1 3,3 10 Solo siltoso 11,2 6,6 4,6 2,8 11 Argila arenosa 3,0 2,0 12 Franco argiloso 2,5 1,5 13 Argila siltosa 1,3 14 Solo argiloso 0,8

Da tabela anterior escolhemos para solo franco argiloso
K=1,3 mm/h

Profundidade das raízes Z

Da Figura anterior adotamos profundidade do gramado
RZ= 300mm

Capacidade de armazenamento no solo AWHC
Textura do solo Capacidade de campo θCC Ponto de Murcha Permanente θPM AWHC=θCC - θPM (m3/m3, cm3/cm3, mm/mm) Areia 0,17 0,07 0,11 Areia franca 0,19 0,10 0,12 Franco arenoso 0,28 0,16 0,15 Franco 0,30 0,18 Franco siltoso 0,36 0,21 Silte 0,22 0,20 Franco argiloso siltoso 0,37 0,24 Argila siltosa 0,42 0,29 Argila 0,40

Da figura anterior escolhemos para solo franco argiloso-siltoso
AWHC= 0,18mm/mm

Agua disponível para a planta na zona das raízes
PAW= AWHC . RZ PAW= água disponível para a planta na zona das raízes (mm) RZ= profundidade média das raízes para uma determinada hidrozona (mm) PAW= 0,18 x 300=54mm

Nota: o máximo de MAD é de 50%
Fonte: Adaptado de The Irrigation Association, março de Landscape Irrigation Scheduling and Water Management. Porcentagem de água que pode ser extraída (MAD= Management Allowable depletion) Textura do solo Quantidade de água que pode ser extraída (MAD) (%) Argiloso 30 Franco-argiloso 40 Franco-siltoso Franco 50 Franco-arenoso Arenoso 60 Nota: o máximo de MAD é de 50%

Consultando a tabela anterior para tipo de solo franco argilo-siltoso MAD= 40%

Quantidade de água que pode ser extraída pelas plantas (AD)
AD= PAW x (MAD / 100) AD= 54 x (40/100)=22mm

Precipitação efetiva Pe com percentual fixo da USDA-SCS
Fonte: The Irrigation Association, março de Landscape Irrigation Scheduling and Water Management. Precipitação efetiva Pe com percentual fixo da USDA-SCS Categoria de solo Tipo de solo Profundidade das raízes em milímetros 150mm 300mm 457mm 610mm Precipitação média mensal efetiva em (%) da precipitação mensal 1 Arenoso 44 48 52 55 2 Franco-arenoso 47 53 58 63 3 Franco 49 57 68 4 Franco-argiloso 60 65 5 Argiloso 45 51 59

Para solo franco-argiloso e profundidade de raízes 300mm escolhemos: 55%
Dica: para planejamento de irrigação RF, máximo de 50%. RF= 50%

Precipitação efetiva Pe= P x RF /100 P= 254mm para o mês de janeiro
Pe= 254 x 50 /100= 127mm Mas Pe deve ser menor que P=254mm e ETc =96,2mm. Portanto, Pe=96,2mm

Eficiência da Irrigação: IE
Fonte: Water Efficient Landascape, 1993 AWWA Eficiência da Irrigação: IE Tipo de irrigação Eficiência da irrigação Sprinkler para irrigar árvores e arbusto 0,90 Gotejamento Sprinkler rotor em plantas com filas maiores que 2,40m de largura 0,75 Sprinkler em spray(bocal) em plantas com 0,625 Sprinkler em plantas com filas menores que 2,40m de largura 0,40

Uso de sprinkler adotamos rendimento de 62,5%, ou seja, IE =0,625

Fator de controle =CE Fator de controle CE Condição 0,85
Existe somente sensor de chuva 0,80 Existe somente o controlador 0,60 Existe controlador e sensor de chuva CE=1,00 Não existe sensor de chuva e nem controlador 0,4 Existe microestação climatológica

Como não temos sensor de chuva e nem controlador
CE=1,00

TWA= quantidade necessária de água para irrigação no mês (m3)
TWA = [(ETL – Pe)/ IE] x CE Janeiro TWA = [(96,2 – 96,2)/0,625] x 1,00=0 Abril TWA = [(65,8 – 29,2) /0,625] x 1,00= 58,5mm

Q (L/s)= V / (dias do mês x 86400 x1000)=
Area verde= A= m2 =57,5258ha Mês de abril Volume mensal=V= A x 58,5 /1000=33.681m3/mês Q (L/s)= V / (dias do mês x x1000)= Q= [33,681/ (30 x 86400) ]x 1000=13 L/s Taxa (L/s x ha)= 13/57,5258= 0,23 L/sxha Média Estado São Paulo 0,37 L/sxha

janeiro fev março abril maio junh julho ago set out nov dez 31 28 30 Precipitaçao (mm/mês)=P= 254 252 201 58 70 39 25 75 137 130 215 Evapotranspiaraçao mm/mês Blaney-Criddle= 128 102 109 88 76 65 64 81 85 105 125 Ks= fator das espécies (gasto de água)= 0,75 Kd=fator da densidade das plantas= 1 Kmc=fator de microclima (sombra)= Coeficiente de paisagismo KL= Ks x Kd x Kmc Etc= Eto x KL (mm/mes)= 96,2 76,4 81,5 65,8 56,7 48,5 48,2 60,9 63,4 78,6 81,9 93,5 Taxa de infiltraçao no solo (mm/h)=solo argila siltosa, pouco arenosa, pouco porosam mole e escura 1,3 Capacidade de armazenamento no solo AWHC para solo franco argilo-siltoso 0,18 Profundidade das raizes (mm)= 300 Agua dispon ivel para as plantas PAW (mm)= 54 Fator de agua que pode ser extraido para solo franco argilo-siltoso MAD (%)= 40,00 Quantidade maxima de agua que pode ser extraida pelas plantas AD (mm)= 22 Precipitaçao efetiva Tabela 1.13 para solo franco argilo- siltoso=RF = 50 Pe= P x RF/100= 127 126 100 29 35 20 15 12 38 69 107 Pecipitaçao efetiva deve ser menor que P e Etc 29,2 35,1 19,5 15,4 12,5 37,6 68,7 65,2 Rendimento da irrigaçao adotado=IE= 0,625 Fator de controle - Não tem sensor de chuva e nem controlador=CE= 1,00 TWA= mm/mês com Pe= [(ETc - Pe)/ IE]xCE= 0,0 58,5 34,5 46,5 52,4 77,5 41,4 15,9 26,7 Area verde (m2) a ser irrigada=A= 575258 Volume mensal (m3) com Pe= 33681 19830 26724 30164 44593 23812 9148 15370 Vazao em litros/segundo com Pe 13,0 7,4 10,3 11,3 16,6 9,2 3,4 5,9 Taxa de l/s x ha com Pe= 0,00 0,23 0,13 0,20 0,29 0,16 0,06 0,10

TPWA= água necessária para irrigação
TPWA= TWA – Água não potável TPWA= é a água potável necessária para a irrigação descontando-se a água não potável GWPA= 100 x (TWA linha de base – TWA projetado) / TWA linha de base GWPA= é a porcentagem da redução de água potável (%) Água não potável = reúso de esgotos, reúso águas cinzas claras, reúso de águas cinzas escuras e aproveitamento de água de chuva. TWA linha de base = é aquele sistema de irrigação tradicional em que não há sensor de chuvas e nem controlador da irrigação. São de modo os sistemas antigos e é o total de água necessário para um paisagismo linha de base. TWA projetado= são os sistemas de irrigação projetados em que há sensor de chuva ou e controlado. Poderá haver também o gotejamento.

Plano de irrigação Frequência de irrigação (dias de irrigação)
Deverá ser apresentado um plano de irrigação Frequência de irrigação (dias de irrigação) Horários de rega (manhã ou e noite)

Observações sobre irrigação no LEED
Não usa a precipitação efetiva Pe Dá pontos quando se usa água de irrigação de reúso ou aproveitamento de água de chuva Nota: supõe-se que toda água para irrigação é potável TPWA = TWA – água não potável GWPA= porcentagem de redução de água potável

Leed GWPA= ( 1- projetoTPWA/baseline TWA) x 100
Leed: se a economia for maior que 50% teremos 2 pontos Se a economia for de 100% teremos 4 pontos Nota: quando calcular o baseline o valor Kmc do coeficiente de paisagismo deverá ser o mesmo no projeto. Instalar medidores para volume a ser irrigado Manutenção específica para reúso de água cinza

Bibliografia Bibliografia:
Evapotranspiração (digital free; Plinio Tomaz) Livro- Consumo de água no paisagismo (Plínio Tomaz)

Site: www.pliniotomaz.com.br
Muito obrigado ! 17 de dezembro de 2013 Créditos LEED SS6.1 ; SS6.2 ; BMPs Irrigação Plínio Tomaz Engenheiro civil Site:

Engenheiro Plinio Tomaz

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