gestão de Águas pluviais estado de desenvolvimento do projecto de investigação tiago josé silva...

Gestão de Águas Pluviais

Estado de Desenvolvimento do

Projecto de Investigação

Tiago José Silva

Maio 2009

Gestão de Água Pluviais Maio 2009

• “Pre-Development”

• “Post-Development” •Modelo SCS

•Abordagens

• Telhados Verdes• Retenção/Detenção• Trincheira Filtrante


Relembrando Modelação

Modelo SCS - CN – Soil Conservation Service – curve number

)(

)( 2

SIP

IPP

a

ae

P e – precipitação efectiva(mm)

I a – perdas iniciais (mm)

S – potencial de retenção superficial (mm)




Considera:

• S = f(CN)

•CN – relacionado com:

•Tipo

•Condições de utilização

•Cobertura

•Antecedentes de humidade

)(

)( 2

SIP

IPP

a

ae

Gestão de Água Pluviais



Maio 2009

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

CN – curve number

C BA

C

D




Grupos Hidrológicos vs

Classes de Solo

Tipo de Solos

CN – curve number

• AMC I - condições de solo seco

• AMC II – condições de humidade média

• AMC III – condições de humidade elevada



Maio 2009

Antecedentes de Humidade

II

III CN

CNCN

.0281,0281,2

II

IIIII CN

CNCN

.00573,0427,0


CN – curve number



CN – curve numberPermite:

• 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



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


Caracterização


“Pre-Development”

Maio 2009

Caracterização


“Pre-Development”Caso Real

Maio 2009

• Área Total = 3380 m2

• 100 % Impermeabilizado

•CN = 98

Caracterização

Parque de Estacionamento:

Gestão de Água PluviaisGestão de Água Pluviais

“Pre-Development”Hipótese 1*

Maio 2009

Caracterização

• Área Total = 3380 m2

• 100 % Permeável

• CN AMC II:•Solo B – 58

•Solo C – 71

Baldio :


Caracterização


“Post-Development”Caso Real

Maio 2009

Caracterização

•Área de Cobertura = 2508 m2

•Área de pavimento = 578 m2

•Área jardins = 294 m2

Edifício:

Gestão de Água Pluviais Abril 2009


Caracterização

•Área de Cobertura = 2508 m2

•Área de pavimento = 578 m2

•Área jardins = 294 m2

Edifício:



Maio 2009

Caracterização

• Área total = 3380 m2

• CN ponderado:

•Solo B – 95

•Solo C – 96

Edifício:


Modelação Hidrológica

Maio 2009

Concretização

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

5,0

8,0

8,0 1900

91000

3048,0

100)(

mc S

CNL

SCSt

tc – tempo de concentração (min)

L – comprimento do curso de água (m)

Sm – declive médio (%)

CN – curve number



Maio 2009

Concretização

Abordagem:

•Modelação 1: tempo concentração

•Modelação 2: tempo previstos no LEED e BREEAM



Maio 2009

Concretização

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

Modelação HidrológicaModelação 1

Maio 2009

Concretização

Procedimento:1. Evento de Precipitação de Projecto

a) Curvas IDF – intensidade de precipitação i (mm/h)

– base num tempo de retorno T (anos)

btai

Maio 2009

Concretização

Procedimento:


2. Determinação do tc:

a) L como sendo a maior medida do edifício = 78 m

b) Sm = 2 %

tc (min)

“Pre-Development” “Post-Development”

Caso realHipótese 1* Caso Real

B C B C

3,6 13,8 9,8 4,3 4,1

5,0

8,0

8,0 1900

91000

3048,0

100

mc S

CNL

t


3. Distribuição da Precipitação - Técnica de Huff

a) td = 5/3 tc

b) Ptot = P (tc)

Maio 2009

Concretização

Procedimento:


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 Quartile1 2 3 4

0,00 0,000 0,000 0,000 0,0000,05 0,063 0,015 0,020 0,0200,10 0,178 0,031 0,040 0,0400,15 0,333 0,070 0,072 0,0550,20 0,500 0,125 0,100 0,0700,25 0,620 0,208 0,122 0,0850,30 0,705 0,305 0,140 0,1000,35 0,760 0,420 0,155 0,1150,40 0,798 0,525 0,180 0,1350,45 0,830 0,630 0,215 0,1550,50 0,855 0,725 0,280 0,1850,55 0,880 0,805 0,395 0,2150,60 0,898 0,860 0,535 0,2450,65 0,915 0,900 0,690 0,2900,70 0,930 0,930 0,790 0,3500,75 0,944 0,948 0,875 0,4350,80 0,958 0,962 0,935 0,5450,85 0,971 0,974 0,965 0,7400,90 0,983 0,985 0,985 0,9200,95 0,994 0,993 0,995 0,9751,00 1,000 1,000 1,000 1,000

t (min) P (mm) ΔP (mm) Pe (mm) ΔPe (mm) Perdas Continuas (mm) ΔPerdas Continuas (mm)0,00 0,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,0000,30 0,36 0,364 0,024 0,0239 0,340 0,34030,60 1,03 0,665 0,170 0,1465 0,859 0,51830,89 1,92 0,896 0,521 0,3508 1,404 0,54521,19 2,89 0,965 1,035 0,5134 1,856 0,45201,49 3,58 0,694 1,465 0,4304 2,119 0,26331,79 4,08 0,491 1,794 0,3287 2,282 0,16262,09 4,39 0,318 2,015 0,2216 2,378 0,09632,39 4,61 0,220 2,172 0,1568 2,441 0,0629

2,68 4,80 0,185 2,306 0,1342 2,492 0,05082,98 4,94 0,145 2,412 0,1061 2,530 0,03843,28 5,09 0,145 2,520 0,1072 2,567 0,03733,58 5,19 0,104 2,597 0,0778 2,594 0,02623,88 5,29 0,098 2,671 0,0740 2,618 0,02434,17 5,38 0,087 2,737 0,0656 2,639 0,02114,47 5,46 0,081 2,799 0,0616 2,658 0,01944,77 5,54 0,081 2,860 0,0619 2,677 0,01915,07 5,61 0,075 2,918 0,0577 2,695 0,01745,37 5,68 0,069 2,972 0,0535 2,711 0,01595,67 5,75 0,064 3,021 0,0492 2,725 0,01445,96 5,78 0,035 3,048 0,0269 2,733 0,0078

5,78 3,048 2,73353% 5,78 47%Gestão de Água Pluviais Maio 2009

Concretização

Procedimento:


4.Determinação da Precipitação Efectiva e Perdas Contínuas

)(

)( 2

SP

PPe

ePPPerdas


Concretização

Procedimento:


4.Determinação da Precipitação Efectiva e Perdas Contínuas


Concretização

Procedimento:


5. Determinação do Hidrograma

a) Modelo do Hidrograma Unitário do SCS t/tp q/qp0 0

0,1 0,030,2 0,10,3 0,190,4 0,310,5 0,470,6 0,660,7 0,820,8 0,930,9 0,991 1

1,1 0,991,2 0,931,3 0,861,4 0,781,5 0,681,6 0,561,7 0,461,8 0,391,9 0,332 0,28

2,2 0,2072,4 0,1472,6 0,1072,8 0,0773 0,055

3,2 0,043,4 0,0293,6 0,0213,8 0,0154 0,011

4,5 0,0055 0

t/tp q/qp0 01 1

2,7 0,0

VOLUME


Concretização

Procedimento:



a) Modelo do Hidrograma Unitário do SCS (HU-SCS)

pp t

Acq

qp – caudal de ponta (m3/s)

A – área (km2)

tp - tempo para a ponta do HU (h)

8,4ePc

c – constante

Pe – precipitação efectiva unitária (mm)

lagp tD

t 2

tlag – tempo de atraso (h) ~ 0,6 tc

D – duração da precipitação ~ 0,133 tc


Concretização

Procedimento:



a) Modelo do Hidrograma Unitário do SCS (HU-SCS)A (km2) 0,00338

tc (min) 3,58

(h) 0,06Pe (mm) 3,0477d (h) 0,008

tlag (h) 0,036tp (h) 0,040C 0,635

qp(m3/s) 0,054(l/s) 53,99

V (m3) 0,00286(l) 2,86

t(h) q (m3/s)0,00 0,0000,00 0,0020,01 0,0050,01 0,0100,02 0,0170,02 0,0250,02 0,0360,03 0,0440,03 0,0500,04 0,0530,04 0,0540,04 0,0530,05 0,0500,05 0,0460,06 0,0420,06 0,0370,06 0,0300,07 0,0250,07 0,0210,08 0,0180,08 0,0150,09 0,0110,10 0,0080,10 0,0060,11 0,0040,12 0,0030,13 0,0020,14 0,0020,14 0,0010,15 0,0010,16 0,0010,18 0,0000,20 0,000

t (h) q (m3/s)0 0

0,040 0,0540,106 0,0


Concretização

Resumos dos Dados:



CR H1* CRB C B C

qp (l/s) 53,99 2,30 4,26 27,74 33,71V (l) 2,86 0,47 0,62 1,77 2,02Pe (mm) 3,05 0,50 0,66 1,88 2,15

Perdas (mm) 2,73 9,33 7,94 4,33 3,92

Redução (%)“ Post-Development” Caso Real

B Cqp 49% 38%V 38% 29%Pe 38% 29%


Concretização

Resumos dos Dados:


“Pre-Development”“Post-

Development”

CR H1* CRB C B C

qp (l/s) 53,99 2,30 4,26 27,74 33,71V (l) 2,86 0,47 0,62 1,77 2,02Pe (mm) 3,05 0,50 0,66 1,88 2,15

Perdas (mm) 2,73 9,33 7,94 4,33 3,92

Diferentes tipos de coberturas

Telhados Verdes


CR H1* CR H1 H3 H4B C B C B C B C 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 15,46V (l) 2,86 0,47 0,62 1,77 2,02 0,89 1,10 0,78 1,12 0,97 1,22Pe (mm) 3,05 0,50 0,66 1,88 2,15 0,95 1,17 0,83 1,20 1,04 1,30

Perdas (mm) 2,73 9,33 7,94 4,33 3,92 6,49 5,77 6,97 5,75 6,18 5,46ΔPe (mm) 1,38 1,49 0,45 0,51 0,33 0,54 0,54 0,64


Concretização

Resumos dos Dados:



Concretização


Procedimento:•LEED – 24 h

•BREEAM – 1 h

Altera:•Evento de Precipitação

•Precipitação Total•Precipitação Efectiva•Perdas

•Caudais de Ponta

•Volumes Escoados


Concretização


Resumos dos Dados:LEED


CRH1* CR H1 H3 H4

B C B C B C B C B Cqp (l/s) 11,36 3,08 4,58 9,99 10,44 6,74 7,92 5,97 7,98 7,25 8,42V (l) 53,17 14,43 21,44 46,75 48,87 31,54 37,06 27,96 37,34 33,93 39,40Pe (mm) 56,63 15,37 22,83 49,80 52,05 33,60 39,47 29,77 39,77 36,13 41,96

Perdas (mm) 4,78 46,04 38,58 11,61 9,36 27,81 21,94 31,63 21,64 25,28 19,45ΔPe (mm) 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 B C B C B Cqp 12,1% 8,1% 40,7% 30,3% 47,4% 29,8% 36,2% 25,9%V 12,1% 8,1% 40,7% 30,3% 47,4% 29,8% 36,2% 25,9%Pe 12,1% 8,1% 40,7% 30,3% 47,4% 29,8% 36,2% 25,9%


Concretização


Resumos dos Dados:BREEAM


CRH1* CR H1 H3 H4

B C B C B C B C B Cqp (l/s) 65,24 7,36 12,23 46,54 51,87 21,69 28,70 17,92 29,11 24,52 32,24V (l) 12,73 1,44 2,39 9,08 10,12 4,23 5,60 3,49 5,68 4,78 6,29Pe (mm) 13,55 1,53 2,54 9,67 10,78 4,51 5,96 3,72 6,05 5,09 6,70

Perdas (mm) 4,00 16,03 15,02 7,89 6,78 13,05 11,59 13,83 11,51 12,46 10,86ΔPe (mm) 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 B C B C B Cqp 28,7% 20,5% 66,8% 56,0% 72,5% 55,4% 62,4% 50,6%V 28,7% 20,5% 66,8% 56,0% 72,5% 55,4% 62,4% 50,6%Pe 28,7% 20,5% 66,8% 56,0% 72,5% 55,4% 62,4% 50,6%


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.


Telhado Verde

Maio 2009

Sistemas

Área de Cobertura = 2508 m2

Área de Jardim = 656 m2 Área de Pavimento = 463

m2 Área de Equipamento = 975 m2


Telhado Verde

Maio 2009

Sistemas

Alguns Aspectos:

•Não são uma solução nova

oMais 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.


Telhado Verde

Maio 2009

Sistemas

Tipos de Telhados Verdes:

•Intensivos

oCamadas de solo significativas (150 – 1000 mm)

oSuportam relvado, plantas, arbustos e até pequenas

árvores

oRequerem manutenção e rega

oCustos médios a elevados

oPodem incluir passeios, bancos, lagoas, etc..

• Extensivos

oCamadas de solo finas ( 60 – 200 mm)

oRecorrem espécies resistentes a condições de seca, temperatura

e vento

oRequer pouca manutenção e não precisa de rega

oNão aconselhável andar sobre este tipo de cobertura


Telhado Verde

Maio 2009

Sistemas

Tipos de Telhados Verdes:


Telhado Verde

Maio 2009

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

Principais Benefícios:


Telhado Verde

Maio 2009

Sistemas

Esquema:


Telhado Castanho

Maio 2009

Sistemas

Alguns Aspectos:

• 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


Outros Sistemas

Maio 2009

Sistemas

•Bacias de Retenção/Detençãoo Reservatórios superficiais ou subterrâneos para onde são conduzidas as águas pluviais, ficando armazenadas durante um determinado tempo

•Tanques de Armazenamentoo Reservatórios de armazenamento de água pluvial para reutilização

•Trincheiras Filtranteso Promovem a infiltração das águas pluviais recolhidas

Mais Comuns:


Próxima Etapa

Maio 2009

Sistemas

Avaliação dos Sistemas:

• Dimensionamento

o Indo de encontro aos objectivos propostos pelos

sistemas de certificação

•Análise Económica

o Hierarquizar as diferentes alternativas que cumpram os

critérios


FIM

Maio 2009

OBRIGADO

gestão de Águas pluviais estado de desenvolvimento do projecto de investigação tiago josé silva...

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