Para compreender a importância da drenagem urbana, este trabalho visa repensar a rede de drenagem do Campus Morro do Cruzeiro da Universidade Federal de Ouro Preto. Para compreender a importância da drenagem urbana, o presente trabalho visa repensar a rede de drenagem do Campus Morro do Cruzeiro da Universidade Federal de Ouro Preto.
Introdução
Objetivo
Objetivos específicos
Revisão Bibliográfica
Ciclo Hidrológico
A "história" de cada gota de água pode variar muito dependendo das condições particulares que encontra em seu movimento. Em geral, a circulação contínua, que ocorre à custa da energia solar, mantém o equilíbrio entre a quantidade de água na terra e a umidade do ar.
Inundações e enchentes
A troca entre as circulações da superfície terrestre e da atmosfera, que fecha o ciclo hidrológico, ocorre em duas direções: .. a) na direção superfície-atmosfera, onde o fluxo de água é basicamente na forma de vapor como um resultado. de fenômenos de evaporação e suor, este último um fenômeno biológico; b) no sentido atmosfera-superfície, onde ocorre a transferência de água em qualquer estado físico, sendo a precipitação de chuva e neve mais significativa no contexto mundial. A Figura 2 ilustra a diferença entre uma situação normal com volume de água em um canal em um córrego e durante as cheias.
A Urbanização e suas Consequências
Medidas Estruturais e Medidas não Estruturais
Para auxiliar no planejamento eficiente da drenagem urbana de uma cidade, cada município brasileiro deve possuir seu próprio Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDU). O plano diretor de drenagem urbana visa criar mecanismos para a gestão da infraestrutura urbana relacionada à drenagem de águas pluviais e fluviais na área urbana da cidade.
Período de Retorno
Curva IDF
Onde, 𝑖 é a intensidade da chuva (mm/h); 𝑇𝑟 é o período de retorno (anos); 𝑡𝑑 é a duração da chuva (min); 𝑘, 𝑚, 𝑐 e 𝑛 são parâmetros a determinar para cada sítio. Onde, 𝑖 é a intensidade da chuva (mm/h); 𝑇𝑟 é o período de retorno (anos); 𝑡𝑑 é a duração da chuva (min); 𝑘, 𝑚, 𝑐 e 𝑛 são parâmetros a determinar para cada sítio.
Bacia Hidrográfica
- Principais Características Físicas da Bacia Hidrográfica
Os estudos hidrológicos auxiliam na obtenção do escoamento superficial utilizado nos cálculos das obras de drenagem. Apenas conhecer as características climáticas não é suficiente para determinar o escoamento na área analisada. Dito isso, apresenta as três principais características físicas de uma bacia hidrográfica necessárias para quantificar o escoamento superficial.
Em outras palavras, o coeficiente de escoamento superficial representa a quantidade de escoamento superficial gerado pela bacia durante os eventos chuvosos (TUCCI; MARQUES, 2001). Sabendo que a intensidade da precipitação é função do período de retorno, foi escolhido para o projeto o coeficiente de escoamento superficial baseado no período de retorno (BARBOSA, 2014). Ainda segundo Barbosa (2014), se a área estudada for heterogênea, o C deve ser calculado por uma média ponderada em relação às áreas com diferentes coeficientes de escoamento superficial.
A primeira afirma que o tempo de concentração é o período de tempo necessário para que toda a área da bacia considerada contribua para o escoamento superficial. Onde, 𝑡𝑐 é o tempo de concentração (min); 𝐿𝑖 é o comprimento de cada seção homogênea (m); 𝑣𝑖 é a velocidade do fluxo na seção (m/s).
Drenagem Urbana
- Microdrenagem
- Macrodrenagem
A água deve ser canalizada e liberada, evitando a erosão e sedimentação dos cursos naturais, minimizando a interrupção do fluxo de cheias, sua capacidade de armazenamento, sistemas hídricos e terrestres e a interface superfície-água subterrânea. A primeira trata da captação inicial de água e é composta por estruturas coletoras e pequenos canais fechados. A segunda consiste em canais maiores (abertos e fechados) que coletam água de vários sistemas de microdrenagem.
Segundo Ramos et al. 1999), esses dois subsistemas separados devem ser planejados e projetados de acordo com critérios diferentes. Geralmente é grande para vazões de 2 a 10 anos de prazo de retorno e quando bem dimensionado, e com manutenção adequada, praticamente elimina os transtornos, ou as interrupções nas atividades urbanas decorrentes das enchentes e interferências das águas de escoamento superficial ( RAMOS) e outros, 1999). É o sistema responsável pela destinação final das águas pluviais captadas em microdrenagem e áreas não urbanas.
Inclui os principais talwegens, fundos de vales, cursos de água, independentemente da execução de obras específicas ou da localização de vastas áreas urbanas, por ser o escoamento natural das águas pluviais (PINHEIRO; PINTO, 2006). Fonte: http://tecciencia.ufba.br/modelagem-matematica/midiateca/textos/modelagem-matematica-hidrologica-e-hidraulica-do-sistema-de-macrodrenagem-das-bacias-hidrograficas-.
Métodos de avaliação do escoamento superficial
- Método Racional
Os métodos computacionais passaram por vários períodos de desenvolvimento: a princípio, prática baseada na experiência, sem medições, derivando regras práticas; então as sementes das teorias verificadas por medições foram lançadas; e no terceiro estágio, a aplicação indiscriminada e generalizada da equação racional. Basicamente três abordagens são utilizadas para isso, a saber: análise estatística; Método do hidrograma sintético unitário; e método racional. Um método racional é indicado para o cálculo de estruturas e vazões de drenagem em pequenas bacias limitadas a 2,5 km².
O segundo, o método do hidrograma unitário sintético, é sugerido para áreas de drenagem maiores que 2,5 km², bem como para estruturas e espaços maiores que sofrerão urbanização significativa no futuro. O último método, Análise Estatística, é recomendado para estimar vazões de cheias em cursos d'água maiores que passam por áreas urbanas, bem como para cursos d'água provenientes de áreas urbanas. O método racional começou a ser utilizado em 1889 e visa determinar a quantidade de chuva precipitável que é convertida em escoamento superficial.
Onde, 𝑄 é a vazão máxima de água superficial na seção de estudo considerada (m³/s); 𝐶 é o coeficiente de escoamento, também chamado de coeficiente de escoamento; 𝑖 é a intensidade média da precipitação. Depende da comparação de chuvas intensas na cidade onde se deseja fazer o estudo (m/s); e 𝐴 é a área da bacia (m²).
Dimensionamento Hidráulico
O mínimo garante o arrastamento de detritos para as galerias e evita queda na vazão, e o limite máximo garante que não ocorra erosão no interior do canal. A inclinação das linhas deve ser adaptada ao desnível do terreno tanto quanto possível para minimizar o volume de escavação; Os ajustes nas ligações de fios de diferentes seções devem ser feitos pela geratriz interna superior (este caso não se aplica a cruzamentos de ramais secundários que desçam para as caixas de visita).
Deve-se sempre aceitar o diâmetro comercial imediatamente superior ao encontrado no cálculo da equação acima. A Associação Brasileira dos Fabricantes de Tubos de Concreto afirma que os diâmetros para concreto simples variam de 200 mm a 600 mm (com subdivisões de 100 por 100 mm), enquanto os diâmetros para tubos de concreto armado variam de 300 mm a 2.000 mm. Quando o diâmetro assumido for maior que o calculado, deve-se determinar a lâmina percentual (𝑦 𝐷⁄ ), que resultará no raio hidráulico e na velocidade efetiva de fluxo 𝑣 no tubo.
Com base no valor de 𝑦 𝐷⁄ , calcula-se o raio hidráulico e a área, usando as equações acima, e a vazão, usando a equação de Manning.
Metodologia
- Apresentação do Caso
- Características da Região em Estudo
- Escolha do Período de Retorno
- Obtenção da Curva IDF
- Estudo da Área de Drenagem
- Aplicação do Método Racional
- Cálculo do tempo de concentração
- Chuva de Projeto para a cidade de Ouro Preto
- Cálculo do Coeficiente de escoamento
- Cálculo da Vazão de Escoamento
- Dimensionamento Hidráulico
A Figura 15 mostra um exemplo de sub-bacia ocupando parte da rua que liga a Escola de Minas à Escola de Medicina. No total, foram separadas 7 sub-bacias, a saber: Sub-bacia 1 que liga parte da Rua da Escola de Minas com a Escola de Medicina; Subbacia 2 abrangendo a Rua dos Laboratórios da Escola de Minas; Subbacia 3 que vai do Centro de Convergência à Escola de Nutrição; Sub-bacia 4 que liga do ICEB ao Posto de Atendimento Médico; Parte bacia 5 que capta a água da bacia 1 e abrange toda a rua da Faculdade de Medicina; Sub-bacia 6 que liga ao novo alojamento desde a entrada junto ao ginásio e desagua num canal que direciona a água captada para o Ribeirão do Carmo; e a sub-bacia 7, que abrange os novos ginásios até a prefeitura do campus e está ligada ao final das tubulações da sub-bacia 6. As tubulações existentes nas sub-bacias e 7 estão caracterizadas no mapa antigo da drenagem de água do campus e sub-bacia 3 não tem registro de todas as tubulações.
Os resultados obtidos neste trabalho, portanto, têm a função de verificar se os diâmetros adotados no passado ainda atendem a vazão atual. Cada sub-bacia também é dividida em seções de acordo com o posicionamento dos bueiros e bueiros. Este método visa encontrar a vazão de uma dada chuva e para uma determinada área.
Para cada trecho de cada sub-bacia, foi encontrado o ponto mais distante da fossa de drenagem responsável por coletar a água que precipita naquela área. Portanto, o diâmetro admissível para a tubulação que recebe a água do trecho 1 da sub-bacia 1 é de 0,3 m ou 300 mm.
Resultados e Discussões
A Figura 20 mostra a sub-bacia 2, esta sub-bacia não existia no projeto antigo e portanto não há como comparar os diâmetros. Esta sub-bacia possui tubulações que estavam no projeto antigo, e ao marcar os pontos de poços e canais no campo, verificou-se a presença de novos pontos. Portanto, a Tabela 7 apresenta os diâmetros comerciais calculados para esta sub-bacia, bem como os diâmetros que aparecem na antiga na coluna da direita.
Assim como a sub-bacia 3, a sub-bacia 5 (Figura 23) possui tubulações que estavam no desenho antigo e outras que não. A Tabela 9 mostra os diâmetros calculados para esta sub-bacia, assim como a coluna da direita contém os diâmetros do antigo projeto de drenagem. A Figura 24 mostra a sub-bacia 6, esta sub-bacia não estava presente no projeto antigo e portanto não há como comparar o diâmetro.
E a tabela 11 apresenta os diâmetros comerciais calculados para esta sub-bacia, bem como os diâmetros que aparecem no projeto de drenagem do antigo campus na coluna da direita. Felizmente, o antigo projeto mostrou-se mais eficaz na bacia analisada, com exceção de parte da sub-bacia 4.
Conclusões e Recomendações
No entanto, sugere-se que seja feito um estudo da ação erosiva da água no ponto final de descarga, e o efeito de um sumidouro de energia no mesmo local. Tais medidas, além de serem mais viáveis economicamente, são conhecidas por possibilitar o crescimento sustentável das cidades, reduzindo ainda mais o impacto causado pelo aumento da urbanização. 215301.doc%2FInstrucoesTechnicasDrainageProjects1.version.doc&ei=C geeVYGWGIjigwTTjZDICQ&usg=AFQjCNGetirsGEIOAKQICI4htyEXMiXFS Q&bvm=bv.96952980,d.eXY,d.
As tabelas apresentadas a seguir apresentam os resultados dos cálculos efetuados para cada sub-bacia estudada neste trabalho.
