Gestão de Águas Pluviais

Apresentação em tema: "Gestão de Águas Pluviais"— Transcrição da apresentação:

1 Gestão de Águas Pluviais
Estado de Desenvolvimento do Projecto de Investigação Tiago José Silva Maio 2009

2 Concretização Sistemas Caracterização
Telhados Verdes Retenção/Detenção Trincheira Filtrante “Pre-Development” “Post-Development” Modelo SCS Abordagens Sistemas Caracterização Gestão de Água Pluviais Maio 2009

3 Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number
Relembrando Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number P e – precipitação efectiva(mm) I a – perdas iniciais (mm) S – potencial de retenção superficial (mm) Gestão de Água Pluviais Maio 2009

4 Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number
Relembrando Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number Considera: S = f(CN) CN – relacionado com: Tipo Condições de utilização Cobertura Antecedentes de humidade Gestão de Água Pluviais Maio 2009

5 Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number
Relembrando Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number CN – curve number Grupos Hidrológicos Grupo A – baixo potencial de escoamento superficial e elevada infiltração, mesmo quando completamente encharcados Grupo B – taxas de infiltração moderadas quando completamente encharcados Grupo C – baixas taxas de infiltração quando totalmente encharcados Grupo D – elevado potencial de escoamento superficial e reduzidas taxas de infiltração quando completamente encharcados Gestão de Água Pluviais Maio 2009

6 Grupos Hidrológicos vs Classes de Solo
Relembrando Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number CN – curve number C B A D Tipo de Solos Grupos Hidrológicos vs Classes de Solo Gestão de Água Pluviais Maio 2009

7 Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number
Relembrando Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number CN – curve number Antecedentes de Humidade AMC I - condições de solo seco AMC II – condições de humidade média AMC III – condições de humidade elevada Gestão de Água Pluviais Maio 2009

8 Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number
Relembrando Modelação Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number CN – curve number Permite: considerar informação das diferentes ocupações do solo alteração desta ocupação (através do tc = f (L, Sm, CN) ) Representa o tempo que a gota de água precipitada no ponto cinemáticamente mais afastado da secção de referência de uma bacia demora a alcançar tal secção Gestão de Água Pluviais Maio 2009

9 Sistemas de Certificação
Relembrando Sistemas de Certificação LEED – SSc 6.1 – Quantity Control Opção 1 – Impermeabilidade ≤ 50% Prevenir aumento do caudal de pico e volume de escoamento Opção 2 – Impermeabilidade > 50% Redução em 25% do caudal de pico e volume do escoamento superficial LEED – SSc 6.2 – Quality Control Promover infiltração, recolha e tratamento de 90% da precipitação média anual BREEAM – Pol 5 – Flood Risk Manter o caudal de pico do escoamento superficial Gestão de Água Pluviais Maio 2009

10 Parque de Estacionamento
Caracterização “Pre-Development” Caso Real Parque de Estacionamento Hipótese 1* Baldio Gestão de Água Pluviais Maio 2009

11 “Pre-Development” Área de Estudo Caracterização
Gestão de Água Pluviais Maio 2009

12 “Pre-Development” Caso Real Área de Estudo Parque de Estacionamento:
Caracterização Parque de Estacionamento: Área Total = 3380 m2 100 % Impermeabilizado CN = 98 Área de Estudo Gestão de Água Pluviais Maio 2009

13 “Pre-Development” Hipótese 1* Área de Estudo Baldio :
Caracterização Baldio : Área Total = 3380 m2 100 % Permeável CN AMC II: Solo B – 58 Solo C – 71 Área de Estudo Gestão de Água Pluviais Gestão de Água Pluviais Maio 2009

14 “Post-Development” Caracterização Caso Real Hipótese 1 Hipótese 2
Edifício Hipótese 1 Herbácea Hipótese 2 Arbustos e relvado Hipótese 3 Pinyon - Juniper Hipótese 4 Arbustos do deserto Gestão de Água Pluviais Maio 2009

15 “Post-Development” Caso Real Edifício: Área de Cobertura = 2508 m2
Caracterização Edifício: Área de Cobertura = 2508 m2 Área de pavimento = 578 m2 Área jardins = 294 m2 COBERTURA Gestão de Água Pluviais Maio 2009

16 “Post-Development” Caso Real Edifício: Área jardins = 294 m2
Caracterização Edifício: Área de Cobertura = 2508 m2 Área de pavimento = 578 m2 Área jardins = 294 m2 JARDINS PISO 0 Gestão de Água Pluviais Maio 2009

17 “Post-Development” Caso Real Edifício: Área jardins = 294 m2
Caracterização Edifício: Área de Cobertura = 2508 m2 Área de pavimento = 578 m2 Área jardins = 294 m2 JARDIM PISO 1 Gestão de Água Pluviais Abril 2009

18 “Post-Development” Caso Real Edifício: Área de pavimento = 578 m2
Caracterização Edifício: Área de Cobertura = 2508 m2 Área de pavimento = 578 m2 Área jardins = 294 m2 PAVIMENTO PISO 0 Gestão de Água Pluviais Abril 2009

19 “Post-Development” Caso Real Edifício: Área de pavimento = 578 m2
Caracterização Edifício: Área de Cobertura = 2508 m2 Área de pavimento = 578 m2 Área jardins = 294 m2 PAVIMENTO PISO 1 Gestão de Água Pluviais Abril 2009

20 “Post-Development” Caso Real Edifício: Área total = 3380 m2
Caracterização Edifício: Área total = 3380 m2 CN ponderado: Solo B – 95 Solo C – 96 Gestão de Água Pluviais Maio 2009

21 Modelação Hidrológica
Concretização Modelação Hidrológica Tempo de Concentração – tc: Representa o tempo que a gota de água precipitada no ponto cinemáticamente mais afastado da secção de referência de uma bacia demora a alcançar tal secção tc – tempo de concentração (min) L – comprimento do curso de água (m) Sm – declive médio (%) CN – curve number Gestão de Água Pluviais Maio 2009

22 Modelação Hidrológica
Concretização Modelação Hidrológica Abordagem: Modelação 1: tempo concentração Modelação 2: tempo previstos no LEED e BREEAM Gestão de Água Pluviais Maio 2009

23 Modelação Hidrológica
Concretização Modelação Hidrológica Gestão de Água Pluviais Maio 2009

24 Modelação Hidrológica
Concretização Procedimento: Evento de Precipitação de Projecto Curvas IDF – intensidade de precipitação i (mm/h) – base num tempo de retorno T (anos) Relacionam: Duração – tempo da chuvada t (min) Intensidade – quociente entre altura de chuva e tempo chuvada (mm/h) Frequência – traduzido por 1 em n anos em que um dado evento de precipitação pode em média ocorrer – tempo de retorno T (anos) Gestão de Água Pluviais Maio 2009

25 Modelação Hidrológica
Concretização Procedimento: Determinação do tc: L como sendo a maior medida do edifício = 78 m Sm = 2 % tc (min) “Pre-Development” “Post-Development” Caso real Hipótese 1* Caso Real B C 3,6 13,8 9,8 4,3 4,1 Maio 2009

26 Modelação Hidrológica
Concretização Procedimento: Distribuição da Precipitação - Técnica de Huff td = 5/3 tc Ptot = P (tc) t/td P/Ptot 0,00 0,000 0,05 0,063 0,10 0,178 0,15 0,333 0,20 0,500 0,25 0,620 0,30 0,705 0,35 0,760 0,40 0,798 0,45 0,830 0,50 0,855 0,55 0,880 0,60 0,898 0,65 0,915 0,70 0,930 0,75 0,944 0,80 0,958 0,85 0,971 0,90 0,983 0,95 0,994 1,00 1,000 t/td Pt/Ptot for Quartile 1 2 3 4 0,00 0,000 0,05 0,063 0,015 0,020 0,10 0,178 0,031 0,040 0,15 0,333 0,070 0,072 0,055 0,20 0,500 0,125 0,100 0,25 0,620 0,208 0,122 0,085 0,30 0,705 0,305 0,140 0,35 0,760 0,420 0,155 0,115 0,40 0,798 0,525 0,180 0,135 0,45 0,830 0,630 0,215 0,50 0,855 0,725 0,280 0,185 0,55 0,880 0,805 0,395 0,60 0,898 0,860 0,535 0,245 0,65 0,915 0,900 0,690 0,290 0,70 0,930 0,790 0,350 0,75 0,944 0,948 0,875 0,435 0,80 0,958 0,962 0,935 0,545 0,85 0,971 0,974 0,965 0,740 0,90 0,983 0,985 0,920 0,95 0,994 0,993 0,995 0,975 1,00 1,000 Gestão de Água Pluviais Maio 2009

27 Modelação Hidrológica ΔPerdas Continuas (mm)
Concretização Procedimento: Determinação da Precipitação Efectiva e Perdas Contínuas t (min) P (mm) ΔP (mm) Pe (mm) ΔPe (mm) Perdas Continuas (mm) ΔPerdas Continuas (mm) 0,00 0,000 0,30 0,36 0,364 0,024 0,0239 0,340 0,3403 0,60 1,03 0,665 0,170 0,1465 0,859 0,5183 0,89 1,92 0,896 0,521 0,3508 1,404 0,5452 1,19 2,89 0,965 1,035 0,5134 1,856 0,4520 1,49 3,58 0,694 1,465 0,4304 2,119 0,2633 1,79 4,08 0,491 1,794 0,3287 2,282 0,1626 2,09 4,39 0,318 2,015 0,2216 2,378 0,0963 2,39 4,61 0,220 2,172 0,1568 2,441 0,0629 2,68 4,80 0,185 2,306 0,1342 2,492 0,0508 2,98 4,94 0,145 2,412 0,1061 2,530 0,0384 3,28 5,09 2,520 0,1072 2,567 0,0373 5,19 0,104 2,597 0,0778 2,594 0,0262 3,88 5,29 0,098 2,671 0,0740 2,618 0,0243 4,17 5,38 0,087 2,737 0,0656 2,639 0,0211 4,47 5,46 0,081 2,799 0,0616 2,658 0,0194 4,77 5,54 2,860 0,0619 2,677 0,0191 5,07 5,61 0,075 2,918 0,0577 2,695 0,0174 5,37 5,68 0,069 2,972 0,0535 2,711 0,0159 5,67 5,75 0,064 3,021 0,0492 2,725 0,0144 5,96 5,78 0,035 3,048 0,0269 2,733 0,0078 53% 47% Gestão de Água Pluviais Maio 2009

28 Modelação Hidrológica
Concretização Procedimento: Determinação da Precipitação Efectiva e Perdas Contínuas Gestão de Água Pluviais Maio 2009

29 Modelação Hidrológica
Concretização Procedimento: Determinação do Hidrograma Modelo do Hidrograma Unitário do SCS t/tp q/qp 0,1 0,03 0,2 0,3 0,19 0,4 0,31 0,5 0,47 0,6 0,66 0,7 0,82 0,8 0,93 0,9 0,99 1 1,1 1,2 1,3 0,86 1,4 0,78 1,5 0,68 1,6 0,56 1,7 0,46 1,8 0,39 1,9 0,33 2 0,28 2,2 0,207 2,4 0,147 2,6 0,107 2,8 0,077 3 0,055 3,2 0,04 3,4 0,029 3,6 0,021 3,8 0,015 4 0,011 4,5 0,005 5 t/tp q/qp 1 2,7 0,0 VOLUME Gestão de Água Pluviais Maio 2009

30 Modelação Hidrológica
Concretização Procedimento: Determinação do Hidrograma Modelo do Hidrograma Unitário do SCS (HU-SCS) qp – caudal de ponta (m3/s) A – área (km2) tp - tempo para a ponta do HU (h) c – constante Pe – precipitação efectiva unitária (mm) tlag – tempo de atraso (h) ~ 0,6 tc D – duração da precipitação ~ 0,133 tc Gestão de Água Pluviais Maio 2009

31 Modelação Hidrológica
Concretização Procedimento: Determinação do Hidrograma Modelo do Hidrograma Unitário do SCS (HU-SCS) t(h) q (m3/s) 0,00 0,000 0,002 0,01 0,005 0,010 0,02 0,017 0,025 0,036 0,03 0,044 0,050 0,04 0,053 0,054 0,05 0,046 0,06 0,042 0,037 0,030 0,07 0,021 0,08 0,018 0,015 0,09 0,011 0,10 0,008 0,006 0,11 0,004 0,12 0,003 0,13 0,14 0,001 0,15 0,16 0,18 0,20 t (h) q (m3/s) 0,040 0,054 0,106 0,0 A (km2) 0,00338 tc (min) 3,58 (h) 0,06 Pe (mm) 3,0477 d 0,008 tlag (h) 0,036 tp 0,040 C 0,635 qp (m3/s) 0,054 (l/s) 53,99 V (m3) 0,00286 (l) 2,86 Gestão de Água Pluviais Maio 2009

32 Modelação Hidrológica “ Post-Development” Caso Real
Concretização Resumos dos Dados: “Pre-Development” “Post-Development” CR H1* B C qp (l/s) 53,99 2,30 4,26 27,74 33,71 V (l) 2,86 0,47 0,62 1,77 2,02 Pe (mm) 3,05 0,50 0,66 1,88 2,15 Perdas 2,73 9,33 7,94 4,33 3,92 Redução (%) “ Post-Development” Caso Real B C qp 49% 38% V 29% Pe Gestão de Água Pluviais Maio 2009

33 Modelação Hidrológica
Concretização Resumos dos Dados: “Pre-Development” “Post-Development” CR H1* B C qp (l/s) 53,99 2,30 4,26 27,74 33,71 V (l) 2,86 0,47 0,62 1,77 2,02 Pe (mm) 3,05 0,50 0,66 1,88 2,15 Perdas 2,73 9,33 7,94 4,33 3,92 Diferentes tipos de coberturas Telhados Verdes Gestão de Água Pluviais Maio 2009

34 Modelação Hidrológica
Concretização Resumos dos Dados: “Pre-Development” “Post-Development” CR H1* H1 H3 H4 B C qp (l/s) 53,99 2,30 4,26 27,74 33,71 8,87 13,06 6,90 13,40 10,47 15,46 V (l) 2,86 0,47 0,62 1,77 2,02 0,89 1,10 0,78 1,12 0,97 1,22 Pe (mm) 3,05 0,50 0,66 1,88 2,15 0,95 1,17 0,83 1,20 1,04 1,30 Perdas 2,73 9,33 7,94 4,33 3,92 6,49 5,77 6,97 5,75 6,18 5,46 ΔPe 1,38 1,49 0,45 0,51 0,33 0,54 0,64 Gestão de Água Pluviais Maio 2009

35 Modelação Hidrológica
Concretização Procedimento: LEED – 24 h BREEAM – 1 h Altera: Evento de Precipitação Precipitação Total Precipitação Efectiva Perdas Caudais de Ponta Volumes Escoados Gestão de Água Pluviais Maio 2009

36 Modelação Hidrológica Redução no “Post-Development” (%)
Concretização Resumos dos Dados: LEED “Pre-Development” “Post-Development” CR H1* H1 H3 H4 B C qp (l/s) 11,36 3,08 4,58 9,99 10,44 6,74 7,92 5,97 7,98 7,25 8,42 V (l) 53,17 14,43 21,44 46,75 48,87 31,54 37,06 27,96 37,34 33,93 39,40 Pe (mm) 56,63 15,37 22,83 49,80 52,05 33,60 39,47 29,77 39,77 36,13 41,96 Perdas 4,78 46,04 38,58 11,61 9,36 27,81 21,94 31,63 21,64 25,28 19,45 ΔPe 34,43 29,22 18,22 16,64 14,40 16,94 20,76 19,13 Redução no “Post-Development” (%) CR H1 H3 H4 B C qp 12,1% 8,1% 40,7% 30,3% 47,4% 29,8% 36,2% 25,9% V Pe Gestão de Água Pluviais Maio 2009

37 Modelação Hidrológica Redução no “Post – Development” (%)
Concretização Resumos dos Dados: BREEAM “Pre-Development” “Post-Development” CR H1* H1 H3 H4 B C qp (l/s) 65,24 7,36 12,23 46,54 51,87 21,69 28,70 17,92 29,11 24,52 32,24 V (l) 12,73 1,44 2,39 9,08 10,12 4,23 5,60 3,49 5,68 4,78 6,29 Pe (mm) 13,55 1,53 2,54 9,67 10,78 4,51 5,96 3,72 6,05 5,09 6,70 Perdas 4,00 16,03 15,02 7,89 6,78 13,05 11,59 13,83 11,51 12,46 10,86 ΔPe 8,14 8,24 2,98 3,42 2,19 3,51 3,56 4,16 Redução no “Post – Development” (%) CR H1 H3 H4 B C qp 28,7% 20,5% 66,8% 56,0% 72,5% 55,4% 62,4% 50,6% V Pe Gestão de Água Pluviais Maio 2009

38 Modelação Hidrológica
Concretização Modelação Hidrológica Conclusões: A consideração do tempo de duração do evento de precipitação condiciona os resultados em termos de caudais de ponta e de volumes escoados; Maior dificuldade em atingir os objectivos propostos face a uma situação de “Pre-Development” com uma impermeabilização inferior a 50%; Nesta situação há que considerar o recurso a sistemas de gestão das águas pluviais para além da cobertura verde. Gestão de Água Pluviais Maio 2009

39 Telhado Verde Área de Cobertura = 2508 m2 Sistemas
Área de Pavimento = 463 m2 Área de Jardim = 656 m2 Área de Equipamento = 975 m2 Gestão de Água Pluviais Maio 2009

40 Telhado Verde Alguns Aspectos: Sistemas Não são uma solução nova
Mais antigo data de 1914, sito na Suíça Componente importante nos sistemas sustentáveis de gestão de águas pluviais nos últimos 30 anos; Maiores avanços tecnológicos feitos na Alemanha em 1970 – 80 Começam a tornar-se uma solução popular e acessível. Gestão de Água Pluviais Maio 2009

41 Telhado Verde Tipos de Telhados Verdes: Intensivos Sistemas
Camadas de solo significativas (150 – 1000 mm) Suportam relvado, plantas, arbustos e até pequenas árvores Requerem manutenção e rega Custos médios a elevados Podem incluir passeios, bancos, lagoas, etc.. Gestão de Água Pluviais Maio 2009

42 Telhado Verde Tipos de Telhados Verdes: Extensivos Sistemas
Camadas de solo finas ( 60 – 200 mm) Recorrem espécies resistentes a condições de seca, temperatura e vento Requer pouca manutenção e não precisa de rega Não aconselhável andar sobre este tipo de cobertura Gestão de Água Pluviais Maio 2009

43 Telhado Verde Principais Benefícios: Sistemas
Retenção das águas pluviais Reduzem o efeito de ilha de calor Melhoram o isolamento acústico e térmico Aumenta o tempo de vida útil das coberturas Absorve CO2 Fomenta a biodiversidade (fauna e flora) Microclima Torna paisagem agradável Gestão de Água Pluviais Maio 2009

44 Sistemas Telhado Verde Esquema: Gestão de Água Pluviais Maio 2009

45 Telhado Castanho Alguns Aspectos: Sistemas Sistema Extensivo
Pode reciclar os agregados escavados do próprio local Ao ser aplicado pode ser deixado a colonizar naturalmente, ou pode ser semeado com espécies resistentes a condições extremas Incluem areias, gravilha, pedra, e mesmo madeira Poderá requer alguma manutenção Gestão de Água Pluviais Maio 2009

46 Outros Sistemas Mais Comuns: Bacias de Retenção/Detenção
Reservatórios superficiais ou subterrâneos para onde são conduzidas as águas pluviais, ficando armazenadas durante um determinado tempo Tanques de Armazenamento Reservatórios de armazenamento de água pluvial para reutilização Trincheiras Filtrantes Promovem a infiltração das águas pluviais recolhidas Gestão de Água Pluviais Maio 2009

47 Próxima Etapa Avaliação dos Sistemas: Dimensionamento
Indo de encontro aos objectivos propostos pelos sistemas de certificação Análise Económica Hierarquizar as diferentes alternativas que cumpram os critérios Gestão de Água Pluviais Maio 2009

48 OBRIGADO FIM Gestão de Água Pluviais Maio 2009 Caracterização
Concretização Sistemas OBRIGADO FIM Gestão de Água Pluviais Maio 2009