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Engenheiro Plinio Tomaz 1. Introdução: alguns créditos do LEED 2.

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1 Engenheiro Plinio Tomaz 1

2 Introdução: alguns créditos do LEED 2

3 SS 6.1-Quantidade de águas pluviais 3

4 SS 6.2- Qualidade das águas pluviais 4

5 Triângulo do manejo de águas pluviais 5

6 Ciclo hidrológico básico tentamos manter o ciclo hidrológico: voltar ao que existia 6

7 Bacia Hidrográfica 7

8 Conceito de bacia 8

9 Método Racional Áreas até 3km 2 Q=CIA/360 Sendo: Q= vazão de pico (m 3 /s) C= coeficiente de runoff (adimensional) I= intensidade da chuva (mm/h) A= área da bacia (ha) ≤ 3km 2 LEED: o método escolhido deve ser aceito e reconhecido. Cálculos feitos por engenheiro civil de preferência 9

10 Método do SCS Método do SCS (Soil Conservation Service) Publicado em 1976 nos Estados Unidos Bacias de 2 km 2 a km 2 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 10

11 Método SCS TR-55 Publicado em há até 65 km 2 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

12 Precipitações médias mensais 12

13 Erosão altera o ecossistema aquático 13

14 Impactos devido a impermeabilização do solo: Pesquisas americanas. Não temos pesquisas no Brasil 14

15 Pluviômetro: chuvas diárias 15

16 Pluviógrafo: precipitação x tempo Caçamba basculante; pluviógrafo de peso e pluviógrafo de flutuador 16

17 Curva dos 100 anos 17

18 Enchentes Período de retorno de 100anos (Inglaterra: 200anos) 18

19 Mapa com a inundação chuva de 100anos 19

20 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 Q 100 calculada usando a equação de Manning. Q= (1/n) x Ax R (2/3) x S 0,5 A= área molhada (m 2 ) S= declividade (m/m) Se Q calculado for igual a Q 100 OK, caso contrario aumente ou diminua o valor de y até achar a vazão Q 100 calculada. Quarto: o método é feito por tentativas para cada seção. 20

21 Leito menor Tr=1,5 a 2anos Rio Paraguai/Tucci e Gens, 1991 Tr=1,87anos (afastamento 15m (?), Código Florestal) Leito maior Tr=100anos (Enchentes) 21

22 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.. 22

23 Leed: piso 1,5m acima de Tr=100anos (não há lei e nem normas mundiais) Tr = 100 anos >=1,5 m Eng. Plínio Tomaz 23

24 Tempo de concentração Definição: Tempo que a partícula de água mais distante chega ao ponto escolhido. Geralmente é calculado em minutos. Várias fórmulas: 24

25 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 25

26 Tc usando tempo de escoamento superficial 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 cultivo3,05 Caminhos de escoamento em grama, pasto Superficie pavimentada; pequenas bossor9ocas de nascentes. 4,57 6,10 26

27 Tc usando tempo de escoamento superficial 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 27

28 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 1km 2 Aconselhado pelo DAEE para pequenas barragens 28

29 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 515m Tr=10.000anos 29

30 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 30

31 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 31

32 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 32

33 , Conceito de Impacto Zero Vazão infiltração 33

34 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. 34

35 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 35

36 Balanço hídrico: pré e pós desenvolvimento Teoria do Impacto Zero Quantidade 36

37 37

38 38

39 Áreas de inundação pré e pós desenvolvimento Quantidade 39

40 Período de retorno de vertedor de barragem 40

41 Barramentos Período de retorno Tr para dimensionamento do vertedor DAEE, Instrução DPO 02/ Maior altura do barramento H (m) Sem risco para habitações ou pessoas a jusante Com risco para habitações ou pessoas a jusante H≤

42 Instrução DPO 002/ 2007 DAEE 42 Obra hidráulica Folga (freeboard) f (m) Canalização aberta ou fechada e galerias f≥ 0,20 h Pontesf≥ 0,20 h com f ≥ 0,40m Barramentof≥ 0,10 h com f ≥ 0,50m BueiroNão tem recomendação

43 Inicio do exemplo 1 Caso 1 Opção 1 43

44 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 44

45 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 45

46 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 46

47 Intensidade de chuva 1912,174 x Tr 0,141 I = ( t + 19,154) 0,857 Tr=1ano e Tr=2anos t=tempo de duração da chuva= tempo de concentração (min) 47

48 Intensidade de chuva para Tr=1ano Tr=1 ano ; t= tcpre= 34min 1912,174 x 1,00 0,141 Ipre (1ano) = = 63,5mm/h ( ,154) 0,857 Tr=1 ano ; t= tcpos= 18min 1912,174 x 1,00 0,141 Ipre (1ano) = =86,3mm/h ( ,154) 0,857 48

49 Vazão de pico para Tr=1ano Tr=1ano Qpre C=0,14 I=63,5mm/h A=3ha Qpre= CIA/360 = 0,14 x 63,5 x 3/360= 0,074m 3 /s Qpos C=0,59 I=86,3mm/h A=3ha Qpos= CIA/360 = 0,59 x 86,3 x 3/360= 0,424m 3 /s 49

50 Dimensionamento pelo método Racional V= (Qós- Qpré). Td. 60 Sendo: V= volume de detenção (m 3 ) Qpós= vazão de pós-desenvolvimento (m 3 /s) Qpré= vazão de pré-desenvolvimento (m 3 /s) Td= tempo de concentração no pós-desenvolvimento (min) 50

51 Vazão de pico para Tr=2ano Tr=2anos Qpré C=0,14 I=70,01mm/h A=3ha Qpre= CIA/360 = 0,14 x 70,01 x 3/360= 0,082m 3 /s Qpós C=0,59x95,17 x 3/360= 0,468m 3 /s 51

52 Volume de detenção para Tr=1ano V= (Qpós- Qpré). Td V1ano= (0,424- 0,074) x 18min x 60= 378 m 3 52

53 Intensidade de chuva para Tr=2anos Tr=2 anos ; t= tcpré= 34min 1912,174 x 2,00 0,141 Ipre (2anos) = = 70,01mm/h ( ,154) 0,857 Tr=2 anos ; t= tc pos = 18min 1912,174 x 2,00 0,141 Ipre (2anos) = =95,17mm/h ( ,154) 0,857 53

54 Dimensionamento pelo método Racional McCuen, 1998 V= (Qós- Qpré). Td. 60 Sendo: V= volume de detenção (m 3 ) Qpós= vazão de pós-desenvolvimento (m 3 /s) Qpré= vazao de pré-desenvolvimento (m 3 /s) Td= tempo de concentração no pós-desenvolvimento (min) 54

55 Volume de detenção para Tr=2anos V= (Qpós- Qpré). Td V2anos= (0,468- 0,082) x 18min x 60= 417 m 3 55

56 Conceito de proteção a erosão a jusante Área de pré-desenvolvimento ≤50% Opção 1: Qpós=Qpré A) Tr=1anos V= 378m 3 B) Tr= 2anos V= 417m 3 Escolhemos o maior: Tr=2anos V=417 m 3 56

57 Leis das piscininhas Lei das piscinhas Somente para detenção de enchente 57

58 Lei /07 Estado de São Paulo enchente V=0,15 x Ai x IP x t Sendo: V= volume em m 3 Ai= área impermeável em m 2 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= 162m 3 58

59 Continuação do Exemplo 1 Tr=2anos V=417m 3 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 W 2 W= 11,42 m Comprimento= 2 x W= 2 x11,42=22,84m As= área da superfície= 11,42 x 22,84= 260,83m 2 59

60 Cálculo do vertedor de emergência Usa-se o vertedor de emergência para Tr=100anos (altura da barragem < 5,00m) 60

61 Vazão centenária Vazão centenária (Tr=100anos) 1912,174 x 100 0,141 I 100 = ( t + 19,154) 0,857 tcpós= 18min 3660,39 I 100 = = 165,2mm/h ( ,154) 0,857 Q 100 = CIA/360= 0,59 x 165,2 x 3 /360= 0,81m 3 /s 61

62 Cálculo da largura do vertedor de emergência com vazão Qs Q= 0,81 m 3 /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 62

63 Dimensionamento do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h) 0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s 2 h= 1,60m/2= 0,80m Qpré Tr=2anos= 0,082m 3 /s Ao= PI x D 2 /4 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= 0,03339m 2 D= (4 x 0,0339/ PI) 0,5 D=0,21m Adoto: D=0,20m (200mm/ 8”) 63

64 Exemplo 1- Opção 1 Qpós=Qpré 0,50m 0,60m 1,60m Tr=2anos V=417 m 3 0,20m 0,60mx1,13m Vazão de pós=– vazão de pré= 0,082m3/s Folga 64

65 Término do exemplo 1 65

66 Exemplo 2- Inicio do Exemplo 2 Mesmos dados anteriores só que queremos fazer proteção do canal a jusante Caso 1 Opção 2 66

67 Exemplo 2- Opção 2 Diâmetro do orifício Vcpv= Qpós x tcpós x 60= 0,468 x 18 x 60= 505m 3 Q= Vcpv/86400= 505 / 86400= 0,00584m 3 /s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h) 0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s 2 h= 1,60m/2= 0,80m Ao= PI x D 2 /4 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= 0,00238m 2 D= (4 x 0,00238/ PI) 0,5 D=0,06m Adoto: D=0,075m (75mm/ 3”) 67

68 Exemplo 2- só erosão a jusante com esvaziamento em 24h 0,50m 0,60m 1,60m Tr=2anos Vcpv=505 m 3 Evitar erosão a jusante 0,075m 0,60mx 1,13m Esvaziamento em 24h 68

69 SS

70 Conversões de unidades 1 ft= 0,3048m 1 ft 3 /s= cfs= 0, m 3 /s = 28,317 L/s 1 acre-foot= 1.233,489 m 3 1 ft/s= 0,3048 m/s 70

71 Inicio do Exemplo 3 71

72 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 72

73 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 73

74 Exemplo 3 Caso 2- Area original superior a 50% 74

75 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 AI=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 Q(m3/s)=0,92 Qpos=427/(18x60)0,395 Volume (m3)= 0,92 x 10,31x 60= =84 25% menos V x 0,75=569x0,75=427 Q x 0,75=0,69 75

76 Diâmetro do orifício do Exemplo 3 CPv= 84 m 3 Q= 0,395m 3 /s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h) 0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s 2 h= 1,60m 0,395= 0,62 x Ao x (2 x 9,81x1,60) 0,5 Ao= 0,395/3,47= 0,1138 m 2 D= (4 x 0,1138/ PI) 0,5 D=0,38m Adoto: D=0,40m 76

77 Exemplo 3- AI>50% 0,50m 0,60m 1,60m Tr=2anos CPv=84 m 3 Evitar erosão a jusante Q=0,395m 3 /s 0,40m 0,60mx 1,13m 77

78 Melhoria da qualidade das águas pluviais Quantidade (enchentes ou e controle da erosão a jusante) Qualidade Ecosistema aquático (ecologia) 78

79 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) 79

80 Procedimentos da ASCE, 1998 conforme Akan, 2003 C=0,858 i 3 – 0,78 i 2 +0,774.i + 0,04 Po= (a.C). P 6 Sendo: C= coeficiente de runoff i= área impermeável em fração Po= volume a ser capturado na bacia (mm) P 6 = média das precipitações das chuvas (mm). Nota: USA: há mapa.

81 Procedimentos da ASCE, 1998 conforme Akan, 2003 Po= (a.C). P 6 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

82 Procedimentos da ASCE, 1998 conforme Akan, 2003 Exemplo 4: São Paulo P 6 =33mm (95% das precipitações) Nota: difícil de conseguir !. Em USA há mapas AI=70%=i=0,70 C=0,858 i 3 – 0,78 i 2 +0,774.i + 0,04 C=0,50 Po= (a.C). P 6 Po= (1,299x0,50)x33=21,2mm

83 Po= 21,2mm Vc= (Po/1000) x Area (m 2 ) A= 8ha x 10000m 2 Vc= (21,2/1000) x 8x10000= m 3 Schueler, 1987 AI= 70% A=8ha=8 x10.000m 2 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 10000m 2 =1.360 m 3

84 First flush/ Reino Unido CIRIA C 697, 2007 Londres The SUDS manual. Usa os primeiros 10 mm de precipitação para o first flush

85 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)

86 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 86

87 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

88 BMPs BMP podem ser: Estruturais: vala de infiltração, etc Não estruturais: planejamento, etc 88

89 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 89

90 Amostradores de águas pluviais 90

91 BMP Teoria do first flush P=25mm 91 90% 25mm

92 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 (m 3 ) P= 25mm= first flush a ser adotado no Brasil = precipitação média para Tr=0,5 anos= 6meses A= área da bacia em m 2 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 92

93 Exemplo 5 93

94 Exemplo 5-Volume WQv Rv=0,05 + 0,009 x AI Rv= coeficiente volumétrico Rv=0,05 + 0,009 x 60=0,59 Rv=0,59 A=3ha P=25mm WQv= (P/1000) x Rv x A WQv= (25mm/1000) x 0,59 x m 2 = 443m 3 94

95 Reservatório somente para melhoria da qualidade das águas pluviais WQv= 443m 3 Adotando dimensões da área em projeção já usadas As= área da superfície= 13 x 26= 338m 2 H= WQv/ As= 443/338= 1,31 m Tempo para esvaziar= 24h = s Vazão média de escoamento em 24h Vazão = 443m 3 / 86400s= 0,00513m 3 /s 95

96 Diâmetro do orifício do Exemplo 5 Deverá passar em 24 horas Vazão = 443m 3 / 86400s= Q= 0,00513m 3 /s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h) 0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s 2 h= 1,31/ 2= 0,66m TRUQUE Ao= PI x D 2 /4 D= (4 x Ao/ PI) 0,5 0,00513= 0,62 x Ao x (2x9,81x0,66) 0,5 Ao= 0,00513/2,23= 0,0023m 2 D= (4 x 0,0023/ PI) 0,5 D=0,054m Adoto: D=0,05m= 50mm= 2” 96

97 Exemplo 5- Reservatório somente para melhoria da qualidade da águas pluviais usando WQv Notar tubo de 0,05m para escoamento em 24horas. 0,5m 1,31m 0,60m WQv 24h 443m 3 Vertedor Folga 0,05m 0,60 x 1,13m 97

98 Exemplo 6 Junto: quantidade e qualidade 98

99 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 1,31m 0,60m WQv 24h 443m 3 Vertedor Folga 0,05m 0,60 x 1,13m 99 1,60m Enchente Tr=2anos V= 417m 3 0,20m Esvazia em 24h Vazão de pré 0,082m 3 /s

100 No Exemplo 6 Juntamos SS6.1 caso 1 opção 1 com SS6.2 Fazendo reservatório WQv para melhoria da qualidade das águas pluviais. 100

101 Recarga de aquíferos 101

102 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=0,03 102

103 Recarga de aquífero Método do Volume de recarga Rev= F x WQv Rev= volume de água necessário para recarga (m 3 ) 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 (m 2 ) Rv= coeficiente volumétrico Rv=0,05+0,009 x AI 103

104 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 = 443m 3 Em volume: Rev= F. WQv= 0,20 x 443= 89m 3 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= 3.540m 2 para fazer faixa de filtro gramada ou vala gramada 104

105 Reservatório de detenção estendido 105

106 Reservatório de detenção estendido 106

107 Reservatório de detenção estendido (enchente+melhoria da qualidade das aguas pluviais) 107

108 Reservatório de detenção estendido 108

109 Reservatório de detenção estendido 109

110 Reservatório de detenção estendido 110

111 Reservatório de detenção estendido 111

112 Origem do método de cálculo SCS Qpós Qpré tb=2,67tc Area volume hachurado Tempo Q (m 3 /s) 112

113 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 113

114 Reservatório de detenção estendido 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 114

115 Eficiência do reservatório de detenção estendido 115 TSSTPTNMetais pesados Reservatório de detenção estendido 61%19%31%26 a 54%

116 Exemplo 8-Vazão Tr=25anos Vazão (Tr=25anos) 1912,174 x 25 0,141 I 25 = ( t + 19,154) 0,857 tcpos= 18min 3010,43 I 25 = = 135,87mm/h ( ,154) 0,857 Q 25 pos = CIA/360= 0,59 x 135,87 x 3 /360= 0,67m 3 /s 116

117 Vazão Tr=25anos Vazão (Tr=25anos) 1912,174 x 25 0,141 I 25 = ( t + 19,154) 0,857 tcpre= 34 min 3010,43 I 25 = = 99,96 mm/h ( ,154) 0,857 Q 25 pre = CIA/360= 0,14 x 99,96 x 3 /360= 0,12 m 3 /s 117

118 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 m 3 Deixar passar: Qpré =0,12m 3 /s As= 338m 2 891m 3 / 338 m 2 = 2,64 m (altura) 118

119 Diâmetro do orifício CPv =505m 3 Deverá passar em 24 horas para Tr=2 anos Vcpv= Qpos x tc x 60= 0,468 x 18 x 60= 505m 3 As= 338 m 2 WQv= 443 m 3 Entre os volumes 505 m 3 e 443 m 3 adoto 505m 3 para esvaziar em 24 h Altura= 505/ 338 m 2 = 1,49 m Vazão = 505/86400 s= Q= 0,00584 m 3 /s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h) 0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81 m/s 2 h= 1,49/ 2= 0,745m TRUQUE Ao= PI x D 2 /4 D= (4 x Ao/ PI) 0,5 0,00584= 0,62 x Ao x (2x9,81x0,745) 0,5 Ao= 0,00584/2,37= 0,00246m 2 D= (4 x 0,00246/ PI) 0,5 D=0,056m Adoto: D=0,075 m= 75 mm=3” 119

120 Diâmetro do orifício detenção estendido Qpré=0,12 m 3 /s Qpré= 0,12 m 3 /s Equação do orifício Q= Cd. Ao. (2.g.h) 0,5 Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81 m/s m 3 /338m 2 = h= 2,64 TRUQUE Ao= PI x D 2 /4 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 m 2 D= (4 x 0,0269/ PI) 0,5 D=0,185m Adoto: D=0,20m= 200 mm= 8” 120

121 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 2,64m 1,49m WQv 443m 3 Tr=2anos Cpv=505 m 3 0,075m 0,60m x 1,13m CPv= 511 m 3 Vale o maior Detenção estendida Tr=25anos 891 m 3 0,20m Esvazia em 24h 121

122 Reservatório de retenção (wet pond) Volume permanente (1 WQv) 2WQv ou 3 WQv Bigger is better (Schueler, 1987) Volume temporário (1 WQv ) 122

123 Eficiência do reservatório de retenção 123 TSSTPTNMetais pesados Reservatório de retenção 68% +- 10% 55% +- 7% %36% a 65%

124 Reservatório de retenção nunca fica seco: precisa de uma certa área da bacia (mínimo 10ha); impermeabilização do fundo com argila ou geotêxtil impermeável 124

125 Reservatório de retenção Fazer balanço hídrico para ver se o reservatório não ficará seco durante alguns meses por ano. 125

126 Reservatório de retenção (Wet Pond) (valoriza os imóveis em até 28%) 126

127 Reservatório de retenção (wet pond) Pode ser construída: On line: WQv permanente e WQv temporário + volume para enchentes Off line: WQv permanente e WQv temporário 127

128 Reservatório de retenção (wet pond) 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% 128

129 Reservatório de retenção (wet pond) 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: 3:1 129

130 Reservatório de retenção (wet pond) 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. 130

131 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 0,60m 1,11m WQv 443m 3 Temporário 0,075m 0,60mx 1,13m NA máximo maximorum Vertedor de emergência WQv 443m 3 Permanente 0,50m folga Esvazia em 24 h 131

132 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 5 132

133 Trash Rack 133

134 Proteção contra entupimentos 134

135 Trash rack ( ≤ 0,15m) (Há cálculos da área da grade e da perda de carga) 135

136 Cálculo do trash rack A= área do trash rack (m 2 ) Ao= área da tubulação (m 2 ) A/Ao = 77 / e -0,00488.D Exemplo 10: D= 100 até 500mm A/Ao= 77 / e -0,00488x100 = 47,27 Ao= PI x D 2 /4= 0,00785m 2 A= 0,00785 x 47,27= 0,37m 2 136

137 Trash Rack 137

138 Trash rack Acima de 600mm At/Ao= 4 138

139 Infiltração

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

141 Pavimento permeável A) pavimento modular B) pavimento poroso (concreto ou asfalto) 141

142 Pavimento permeável pavimento poroso de concreto BMP 142

143 Pavimento poroso de concreto 143

144 Pavimento permeável pavimento poroso de asfalto sem agregados finos ≤ 600µm 144

145 Pavimento permeável Clogging: entupimento. É o grande problema. Clogging se inicia com sujeira e poeira entre 1,4kg/m 2 a 3,0 kg/m 2 (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 145

146 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) 146

147 Pavimento modular (concreto ou PVC) 147

148 Pavimento modular BMP 148

149 Pavimento modular 149

150 Pavimento modular 150

151 Pavimento modular 151

152 Pavimento modular 152

153 Pavimento modular BMP 153

154 Pavimento modular Area ≤ 2ha S ≤ 5% Lençol freático: 1,20m K≥3,6mm/h (CIRIA) 154

155 Eficiência do pavimento modular 155 TSSTPTNMetais pesados Pavimento modular 82% a 95%65%80 a 85%98 a 99%

156 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. 156

157 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

158 Pavimento modular Tipo A-Quando toda a água é infiltrada

159 Dimensionar um pavimento modular (Tipo A) Porosidade específica da brita britada=0,32 Área = 100m 2 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)

160 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) 160

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

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

163 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

164 Pavimento modular Tipo C- nada se infiltra Exemplo 11: Área do pavimento modular= 3.540m 2 Solo impermeável Pavimento modular Tipo C com drenos

165 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

166 Pavimento modular Exemplo continuação E= 2x h/(q/K) 0,5 E= 2x 0,40/(0, / 0,001) 0,5 E= 6,7m= espaçamento Escolha: tubo 150mm, 1% de declividade, seção plena: 0,013m 3 /s (nota: poderíamos escolher y=2/3D ou y=0,8D) Vazão total de drenagem= A x q= 4271m 2 x 0, m/s=0,061m 3 /s Numero de tubos= 0,061m 3 /s/ 0,013m 3 /s=4,7 tubos Adotamos 5 tubos em paralelo

167 Pavimento poroso (concreto ou asfalto) 167

168 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

169 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≥12 169

170 Pavimento poroso (exemplo de pavimento poroso de concreto) Exemplo 12: Estacionamento com 6.000m 2 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= 143m 3 Portanto, deverá ser infiltrado 143m 3 no pavimento poroso de concreto. 170

171 Pavimento poroso de concreto (exemplo) A= WQv/ [n. d + (K/1000) x T + np. dp] WQv= 143m 3 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] =403m 2 Portanto teremos uma área de pavimento poroso de concreto com 403m 2 de superfície. 171

172 Pavimento poroso Tempo de esvaziamento Td= (d. n) / (K/1000) Td= (0,90 x 0,32) / (26/1000)= 11h Ideal seria maior que 12h 172

173 Telhado verde Leed 1 ponto 50% da área telhado Veremos: como executar 173

174 Telhado Verde ( Projeto de lei na prefeitura do município de São Paulo 174

175 Telhado verde 175

176 Telhado verde em indústria 176

177 Telhado verde 177

178 Telhado verde Mais antigo: jardins suspensos da Babilônia prédio do MEC Roberto Burle Max (paisagista paulista) 1988: Banco Safra em São Paulo Arquiteta Rosa Grená Kliass Walter Kolb (Munich e Hannover) 178

179 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 179

180 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/m 2 a 1.000kg/m

181 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 181

182 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 182

183 Trincheira de infiltração 183

184 Eficiência da trincheira de infiltração 184 TSSTPTNMetais pesados Trincheira de infiltração 75% 60% a 70% 55 a 60%85 a 90%

185 Trincheira de infiltração dura 15anos; lençol freatico: 1,20m ou 1,50m; 185

186 Trincheira de infiltração C usto C (US$)=1317 x V 0,63 186

187 Trincheira de infiltração solo tipo A ou B pedra britada 3 (25mm a 35mm) Infiltração : 7mm/h a 60mm/h 187

188 Trincheira de infiltração Exemplo 13- Dados: A= 3ha=30.000m 2 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 = 443m 3 188

189 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) 189

190 Trincheira de infiltração Exemplo At= WQv/ (n. d + K.T) At= área da superfície da trincheira (m 2 ) WQv= volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m 3 ) n= vazios da pedra britada =0,40 K= condutividade hidráulica do solo= 13mm/h T= tempo de enchimento = 2h (prática) 190

191 Trincheira de infiltração Exemplo At= WQv/ (n. d + K.T) At= 443/ [0,40 x1,56 + (13/1000)x 2h] At= 682m 2 Adotando comprimento L=300m Teremos 682m 2 / 300m= 2,27m Largura da trincheira = 2,27m Profundidade = 1,56m 191

192 Exemplo com Rev= 89m3 At= WQv/ (n. d + K.T) At= 89/ [0,40 x1,56 + (13/1000)x 2h] At= 137m 2 Adotando comprimento L=50m Teremos 137m 2 / 50m= 2,74m Largura da trincheira = 2,74m Profundidade = 1,56m 192

193 Soakaway 193

194 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 100m 2 194

195 Soakaway Exemplo 14: telhado com 500m 2 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 195

196 Soakaway At= WQv/ (n.d + f. T) At= área longitudinal da caixa (m 2 ) WQv= volume de água (m 3 ) 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=12m 3 WQv= 12m 3 196

197 Soakaway At= WQv/ (n.d + f. T) At= 12/ (0,4x 1,2 + (20/1000) x2)= 23m 2 Largura=2,00m Comprimento= 23/2= 11,5m Profundidade= 1,20m 197

198 Rain Garden (bioretenção) 198

199 Eficiência do rain garden 199 TSSTPTNMetais pesados Rain garden80%65% a 87%49%43% a 97%

200 Rain Garden 200

201 Rain Garden Profundidade típica= 0,10m a 0,15m Dimensões usuais: 4m x 12m Infiltra em 4 a 5 dias 201

202 Rain Garden 202

203 Rain Garden Exemplo 15 Achar o volume para melhoria da qualidade das águas pluviais WQv para área A=1000m 2 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 1000m 2 = 8 m 3 Dimensão : 4m x 12m= 48m 2 Altura= 8/48= 0,17m 203

204 Canal gramado Nota: a área conta como BMP 204

205 Eficiência do canal gramado 205 TSSTPTNMetais pesados Canal gramado 38% +- 31% %14% +- 41%9% a 62%

206 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/m 2, 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. 206

207 Vários tipos de gramas usados no Brasil 207

208 Canal gramado 208

209 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 (m 2 ) P=perímetro molhado (m) Cn= coeficiente de retardo adimensional escolhido na Tabela (21.16) So= declividade do fundo do canal (m/m) 209

210 Coeficientes de retardo Cn de gramas em canais gramados 210

211 Velocidades máximas conforme classe de retardo 211

212 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=0,85m 3 /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+m 2 ) 0,5 R= A/P 212

213 A cada valor de y achamos Q até Qcalculado= Qprojeto 213

214 Filter Strip (faixa de filtro gramada) Nota: a área conta como BMP 214

215 Eficiência do pavimento modular 215 TSSTPTNMetais pesados Faixa de filtro gramada 54% a 84%20%

216 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 216

217 Faixa de filtro gramada 217

218 Faixa de filtro gramada 218

219 Faixa de filtro gramada (faixa+canal gramado) 219

220 Eficiência da faixa de filtro gramada TSS (sólidos totais em suspensão): 50% PT (fósforo total): 20% Metais pesados: 40% 220

221 Faixa de filtro gramada (estimativas) 221 Parâmetro Area impermeável à montanteArea permeável à montante (jardins, etc) Compriment o paralelo ao fluxo da agua maximo (entrada) 11 m23 m 30m (45,7 m FHWA) Declividade maxima <2%>2%<2%>2%<2%>2%<2%>2% Compriment o minimo da faixa paralelo ao fluxo de água 3,004,56,007,53,03,64,55,4 Fonte: Estado da Georgia, 2001

222 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. 222

223 Reservatório de infiltração (Área da bacia ≤ 6ha) recarga 223

224 Reservatório de infiltração (recarga do aquífero) lençol freático ideal: mínimo de 3,00m Problemas em projetos: 50% falham Manutenção: 5% ao ano 224

225 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 225

226 Reservatório de infiltração Exemplo 18: AI=60% A=6ha Rv=0,59 WQv=(P/1000). Rv. A= (25/1000) x 0,59x6x10.000=885m 3 As= SF. WQv / (T. K) As= área do fundo do reservatório (m 2 ) SF= fator de segurança=2 WQv= volume do volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m 3 ) 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 226

227 Reservatório de infiltração (exemplo) As= SF. WQv/ (K. T) T=48h (adoto) K=13mm/h=0,013m/h As= 2 x 885m 3 / (0,013m/h x 48h)=2837m 2 d=profundidade do reservatório (m) d=WQv/ As d=885m 3 / 2837m 2 = 0,31m 227

228 Filtro de areia (área da bacia ≤ 4ha) 228

229 Eficiência do filtro de areia 229 TSSTPTNMetais pesados Filtro de areia 66% a 95%4% a 51%44 a 47%34 a 88%

230 Filtro de areia (não infiltra no solo, melhoria da qualidade das águas pluviais) 230

231 Filtro de areia 231

232 Filtro de areia de superfície 232

233 Perfil de um filtro de areia 233

234 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 234

235 Filtro de areia Exemplo 19 A=2ha (<4ha) AI=70% K areia = 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 m 2 = 340m 3 235

236 Filtro de areia: exemplo Af= (WQv. df)/ [K. (hf + df). tf] Af= área do filtro de areia (m 2 ) 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) 236

237 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= 247m 2 237

238 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 238

239 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 239

240 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 240

241 BMPs não estruturais Leed considera: rain garden, valas gramadas e filter strip onde é feita a filtração 241

242 BMP não estrutural LID: Low Impact Development ( BMP LID : na fonte): rain garden 242

243 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 243

244 Planejamento e uso do solo (Espanha,Portugal, Alphaville, etc) 244

245 Planejamento e uso do solo 245

246 Planejamento e uso do solo 246

247 Remoção de TSS, TP e TN TSS= sólidos totais em suspensão TP= fósforo total TN= niltrogênio total Tipo de BMPTSSTPTN Bacia de infiltração80%60%50% Canal gramado70%30% Filtro de areia82%46%35% Rain garden90%72%58% Reservatório de retenção75%52%30% Reservatório de detenção estendido53%25%30% Trincheira de infiltração75%55%58% Vala gramada48%30%

248 Manutenção e operação anual Tipo de BMPManutenção e operação anual Reservatório de detenção seco 3 a 6% Trincheira de infiltração3 a 20% Pavimento poroso de concreto5% Vala gramada5% a 7% Reservatório de retenção3 a 5% Wetland construída1 a 5% Faixa de filtro gramadaUS$ 250/ha a US$ 3.500/ha

249 Consumo relativo da BMP da área impermeável da Bacia Tipo de BMPPorcentagem de área impermeável da bacia Res. detenção2 as 3% Wetland construída3 a 5% Trincheira de infiltração2 a 3% Reservatório de infiltração2 a 3% Filtros de areia0 a 3%

250 Custos das BMPs em dezembro de Reservatório de detenção estendido C= 251,42. V 0,76 Reservatório de retençãoC=415,65. V 0,71 Wetland construídaC=519,14.V 0,71 Trincheira de infiltraçãoC=2206,71. V 0,63 Reservatório de infiltraçãoC=267,00.V 0,69 Filtros de areiaC= K x A em ha K varia de a Canal gramadoUS$ 3,74/m 2 a US$ 7,49/m 2 Pavimento porosoUS$ 45,00/m 2

251 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 SS

252 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 252

253 Consumo de água em paisagismo

254 254

255 Tanque de evaporação Classe A US$

256 Objetivo Obter a evapotranspiração de referência ETo Achar método simples de cálculo Fácil aplicação para qualquer lugar do Brasil 256

257 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,

258 Chuvas mensais Chuvas mensais: Instituto Nacional de Metereologia - INMET Agrometereologia Agricultura Balanço Hídrico Selecione Estado do Brasil Selecione estação 258

259 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 259

260 Latitude 260

261 Valores de f* para a formula de Blaney-Criddle 261

262 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 262

263 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 263

264 Dada a temperatura média do ar do mês 264

265 Valores de “a” e “b” da formula de Blaney-Criddle 265

266 Exemplo 2 Razão de insolação: baixa, média e alta Exemplo: Guarulhos, Umidade relativa do ar U=73% >50%, Velocidade média do vento= u 2 =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= 0,98 266

267 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 267

268 Método de Blaney-Criddle,

269 269

270 Irrigação de gramados Objetivo: Estimativa de consumo de água em: Jardins Praças Campos de futebol Campos de golfe 270

271 Consumo de água 271

272 Triângulo da classificação textural 25% areia; 60% silte: 15% argila solo franco siltoso 272

273 Aspersão 273

274 Tensiômetro 274

275 Tensiômetro US$

276 Tensiômetro de faixas semáforo 276

277 Fertilizantes: N, P e K 277

278 Evapotranspiração no paisagismo ET L = ETo. K L ETo= evapotranspiração de referência (mm/mês) K L =coeficiente de paisagismo (gramados e arbustos) ET L = evapotranspiração do paisagismo (mm/mês) 278

279 Ks, Kd e Kmc (árvores; arbustos; cobertura; misto; gramado) 279

280 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 280

281 Coeficiente de densidade: Kd Áreas com plantas esparsas possuem menor evapotranspiração. Áreas com plantas juntas têm maior evapotranspiração 281

282 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. 282

283 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. 283

284 Exemplo com gramado, arbustos e misto. Observar Ks 284 Tipo de paisagismoArea (m2)KsKdKmcKLIECEEtoETL TPWA (m3) Arbustos1120,21,01,30,260,9001,0206,1353,59 6,0 Misto3630,21,01,40,280,6251,0226,7963,50 23,1 Gramado840,71,01,20,840,6251,0206,22173,23 14,6 Total=559Total= 43,6

285 Tipos de gramas Gramas tolerantes a seca Batatais Bermuda Esmeralda Gramas pouco tolerantes a seca Santo Agostinho Coreana São Carlos 285

286 Exemplo 3- Irrigação Local: São Paulo Grama bermuda Área= m 2 Tipo de solo: franco-argiloso Vento: 3m/s Calcular volume de irrigação necessário mensalmente usando a precipitação efetiva Pe.

287 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 1Areia grossa31,825,419,112,77,9 2Areia média26,921,616,310,76,9 3Areia fina23,919,114,29,76,1 4Areia franca22,417,813,58,95,6 5Franco arenoso19,115,211,47,64,8 6Franco arenosa fina16,012,79,76,44,1 7 Franco arenosa muito fina 15,011,98,96,13,8 8Franco13,710,98,45,63,6 9Franco siltoso12,710,27,65,13,3 10Solo siltoso11,28,96,64,62,8 11Argila arenosa7,96,44,83,02,0 12Franco argiloso6,45,13,82,51,5 13Argila siltosa4,83,82,82,01,3 14Solo argiloso3,32,52,01,30,8 Fonte: Toro Company, 1986 in AWWA, 1993

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

289 Profundidade das raízes Z

290 Da Figura anterior adotamos profundidade do gramado RZ= 300mm

291 Capacidade de armazenamento no solo AWHC Textura do solo Capacidade de campo θ CC Ponto de Murcha Permanente θ PM AWHC=θ CC - θ PM (m 3 /m 3, cm 3 /cm 3, mm/mm) Areia0,170,070,11 Areia franca0,190,100,12 Franco arenoso0,280,160,15 Franco0,300,170,18 Franco siltoso0,360,210,19 Silte0,360,220,20 Franco argiloso siltoso0,370,240,18 Argila siltosa0,420,290,19 Argila0,400,20

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

293 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

294 Porcentagem de água que pode ser extraída (MAD= Management Allowable depletion) Textura do solo Quantidade de água que pode ser extraída (MAD) (%) Argiloso30 Franco-argiloso40 Franco-siltoso40 Franco50 Franco-arenoso50 Arenoso60 Nota: o máximo de MAD é de 50% Fonte: Adaptado de The Irrigation Association, março de Landscape Irrigation Scheduling and Water Management.

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

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

297 Precipitação efetiva Pe com percentual fixo da USDA-SCS Categori a de solo Tipo de solo Profundidade das raízes em milímetros 150mm300mm457mm610mm Precipitação média mensal efetiva em (%) da precipitação mensal 1Arenoso Franco- arenoso Franco Franco- argiloso Argiloso Fonte: The Irrigation Association, março de Landscape Irrigation Scheduling and Water Management.

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

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

300 Eficiência da Irrigação: IE Tipo de irrigaçãoEficiência da irrigação Sprinkler para irrigar árvores e arbusto 0,90 Gotejamento0,90 Sprinkler rotor em plantas com filas maiores que 2,40m de largura 0,75 Sprinkler em spray(bocal) em plantas com filas maiores que 2,40m de largura 0,625 Sprinkler em plantas com filas menores que 2,40m de largura 0,40 Fonte: Water Efficient Landascape, 1993 AWWA

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

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

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

304 TWA= quantidade necessária de água para irrigação no mês (m 3 ) TWA = [(ET L – 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

305 Area verde= A= m 2 =57,5258ha Mês de abril Volume mensal=V= A x 58,5 /1000=33.681m 3 /m ês 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

306 janeirofevmarçoabrilmaiojunhjulhoagosetoutnovdez Precipitaçao (mm/mês)=P= Evapotranspiaraçao mm/mês Blaney-Criddle= Ks= fator das espécies (gasto de água)=0,75 Kd=fator da densidade das plantas= Kmc=fator de microclima (sombra)= Coeficiente de paisagismo KL= Ks x Kd x Kmc0,75 Etc= Eto x KL (mm/mes)=96,276,481,565,856,748,548,260,963,478,681,993,5 Taxa de infiltraçao no solo (mm/h)=solo argila siltosa, pouco arenosa, pouco porosam mole e escura1,3 Capacidade de armazenamento no solo AWHC para solo franco argilo-siltoso0,18 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= Pecipitaçao efetiva deve ser menor que P e Etc96,276,481,529,235,119,515,412,537,668,765,293,5 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 58,534,546,552,477,541,415,926,70,0 Area verde (m2) a ser irrigada=A= Volume mensal (m3) com Pe= Vazao em litros/segundo com Pe0,0 13,07,410,311,316,69,23,45,90,0 Taxa de l/s x ha com Pe=0,00 0,230,130,180,200,290,160,060,100,00

307 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. 307

308 Plano de irrigação Deverá ser apresentado um plano de irrigação Frequência de irrigação (dias de irrigação) Horários de rega (manhã ou e noite) 308

309 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

310 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

311 Bibliografia Bibliografia: Evapotranspiração (digital free; Plinio Tomaz) Livro- Consumo de água no paisagismo (Plínio Tomaz) 311

312 Muito obrigado ! 17 de dezembro de 2013 Créditos LEED SS6.1 ; SS6.2 ; BMPs Irrigação Plínio Tomaz Engenheiro civil Site: 312


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