Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022. Nó Reunião entre PV e Galerias PCRJ Prefeitura do Rio de Janeiro Prof. Este trabalho tem como objetivo geral avaliar a implantação de microreservatórios em sítios urbanos da região da Tijuca, na cidade do Rio de Janeiro, com base em modelagem hidrológica e hidráulica.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Urbanização e as redes de drenagem
Soluções com implantação de medidas complementares
Obrigatório para projetos com superfície impermeabilizada superior a 500 m²; Deve atrasar em duas horas a chegada da água da chuva na rede de drenagem. Os estacionamentos, em terrenos existentes e futuramente autorizados, deverão ter 30% da sua superfície com piso drenante ou área natural permeável. Para terrenos com área inferior a 100 ha, o volume necessário do reservatório deve ser determinado usando a equação: V = 4,25 Ai, onde v é o volume por unidade de área de terreno em m3/hectare e Ai é a área impermeável de o solo em.
Modelagem matemática adotada para avaliação do estudo de
Este tipo de roteamento não pode levar em consideração a manutenção do canal, efeitos de remanso, perdas de entrada e saída, variação de vazão ou vazão pressurizada. Este método de propagação de fluxo resolve a equação de continuidade juntamente com uma forma simplificada da equação de momento em cada canal. No entanto, esta forma de propagação não pode levar em consideração os efeitos de remanso, perdas de entrada/saída, reversão de fluxo ou fluxo pressurizado, também está limitada a layouts de redes ramais.
A ÁREA DE ESTUDO
O sistema de armazenamento e mitigação de enchentes na região da Grande Tijuca também inclui o desvio do Canal do Rio Joana, iniciado em 2012 e inaugurado em abril de 2019, com 3.412 m e túnel subterrâneo de 2.400 m (Figura 5). O sistema de piscinas implantado na bacia do Rio Joana mitiga os efeitos dos problemas de enchentes, desviando e retendo o transbordamento dos rios da região. Mesmo depois de todas essas intervenções mais recentes, a Grande Tijuca continua sendo uma área com alta suscetibilidade a inundações, como pode ser visto no mapa da Figura 6, da Agência de Gestão das Águas da Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul (AGEVAP, 2020).
METODOLOGIA
Critérios hidráulicos e hidrológicos de obtenção dos cenários
De acordo com as instruções técnicas para elaboração de estudos hidrológicos e dimensionamento hidráulico de sistemas de drenagem urbana, da cidade do Rio de Janeiro (RIO-ÁGUAS, 2019b), para rede de SMU e dispositivos de drenagem superficial, as galerias de águas pluviais devem ser dimensionadas para uma tempo de recorrência de 10 anos (Tabela 3). As galerias foram condicionadas como condutos livres de acordo com as condições do projeto, conforme tabela 4. A metodologia de cálculo hidrológico de (RIO-ÁGUAS, 2019b), leva em consideração a determinação das vazões do projeto, definidas de acordo com as áreas de contribuição do drenagem da rede de água, coeficientes de escoamento e intensidade de chuvas.
Critérios hidrológicos para determinação de vazões de
- Método Racional Modificado
A intensidade de chuvas na planilha Rio Águas (ANEXO A) foi calculada a partir da aplicação das equações de chuvas intensas (Equação (3)), relacionadas à intensidade, duração e frequência (IDF), válidas para a cidade do Rio de Janeiro, conforme .
Critérios hidráulicos e parâmetros de projeto
As galerias circulares foram determinadas pela fórmula de Manning modificada (Equação (4)), na tabela de Rio-Águas (ANEXO A), metodologia utilizada por (SAATCI, 1990); As velocidades permitidas na galeria são apresentadas conforme (RIO-ÁGUAS, 2019b), estão expressas no texto abaixo e na tabela 10.
Análise do funcionamento da rede estudada e escolha dos
A rede foi dimensionada (Planilha Rio-Águas ANEXO A), conforme critérios citados acima, com as vazões calculadas com base nas áreas e intensidades de contribuição para um tempo de recorrência de 10 anos (conforme Tabela 3), com a equação IDF ( Equação (6) )), do posto Sabóia Lima, na Tijuca. De acordo com os dados obtidos da Rio Águas, o projeto da rede de drenagem do local apresentou condições de vazão nas galerias existentes que atendiam aos critérios de projeto correspondentes a galerias fechadas. Dentre todas as redes que tiveram registro, a rede I foi a que teve mais trechos próximos aos limites do critério de preenchimento Y/D <= 0,90 (menor ou igual a 0,90), (Tabela 4).
Devido a estes dados obtidos para os trechos dentro do limite do critério de profundidade máxima, foi decisivo para a seleção da Grade I como estudo de caso.
Modelagem hidráulica e hidrológica
A implantação da estação pluvial da Tijuca justifica-se pela sua proximidade com a região estudada - aprox. 2,1 km (Figura 20) e também devido à disponibilidade de uma boa gama histórica de dados de precipitação local. A equação utilizada para modelar a vazão de chuvas na estação Tijuca em um TR 10 anos mais atualizado está expressa na equação (8) (BRAGA et al., 2018). As curvas de intensidade e precipitação, em função da duração do período de retorno (TR) selecionado, podem ser visualizadas na Figura 21.
A região possui comércios e grande número de residências sem distanciamentos (área construída próxima ou igual à área do terreno), foi adotado um coeficiente de drenagem de área impermeabilizada, coeficiente próximo à média das áreas comerciais conforme mostra a Tabela 5. além do coeficiente de escoamento superficial de 0,80, foi considerada uma declividade média estimada de 1%, correspondente às áreas de contribuição da bacia estudada. No modelo de infiltração utilizado no SWMM, o número da curva (CN) foi igual a 80, devido a área residencial possuir mais de 65% de impermeabilização, indica 77 conforme Tabela 13 (CHOW, 1993), para o grupo hidrológico e antecedente umidade II.
Na modelagem realizada foi aumentado para 80 devido a região apresentar percentual de impermeabilização superior a 65%. O grupo hidrológico A é composto por solos arenosos com baixo teor de argila total, inferior a 8%, sem camadas rochosas ou argilosas e nem compactados até a profundidade de 1,5 m. Com o estudo das bacias conforme tabela 14 e os parâmetros citados atendidos como dados para modelagem.
A modelagem SWMM para a bacia/sistema em estudo
- Perdas de carga
Os pressupostos hidráulicos da rede foram adotados conforme bibliografias consolidadas, (PORTO, 2006), (AZEVEDO NETTO; FERNÁNDEZ, 2015), as perdas de carga na entrada e saída das galerias foram avaliadas conforme metodologia expressa segundo SWMM . manual (ROSSMAN, 2015), em que a equação (9) representa a perda de pressão localizada. Para a perda de pressão na saída das tubulações, sugere-se um valor igual a 1 (um) para a perda de pressão na saída dos poços. Para o coeficiente de perda de entrada, devido ao conhecimento limitado dos detalhes geométricos dos PVs, adotou-se k igual a 0,2 para tubos de concreto com seção de adaptação devido ao estreitamento lateral ou estreitamento de altura (Tabela 15) na modelagem de tubulações.
O modelo SWMM sugere que o coeficiente de perda de pressão na saída das galerias seja igual a 1 (um), porém este valor é considerado alto devido às transições mais suaves entre as PVs. As perdas de pressão de saída foram então estimadas de acordo com a metodologia Hydraulic Design Criteria (HDC, 1987), conforme mostrado na Figura 23. Essas perdas de pressão foram estimadas para aumentar a precisão dos cálculos no modelo hidrodinâmico.
Tabela 16 - Tabela de coeficientes de perda de carga por singularidades na rede nos trechos da rede estudados. A drenagem tem como condição limite inicial a jusante o nível de água a jusante de todo o sistema projetado com cálculo de risers na galeria a partir do remanso e expansão da vazão reguladora na saída da galeria.
Calibração da modelagem hidráulica e hidrológica com SWMM na
- Metodologia de implementação da modelagem na área de estudo
- Levantamento para implantação de MRs em lotes que possuíam
- Telhados nos lotes
- Reservatórios
A região próxima à Rua Dona Maria fica a montante da área de estudo e a aprox. A 104 m de distância (Figura 24) ocorreram alagamentos e inundações, conforme noticiado no RJ1 em 12 de março de 2016 na TV Globo pela repórter Fernanda Grael (GRAEL, 2016), (Figura 25). Localizado a montante da área de estudo e próximo à saída da rede de drenagem estudada, o reservatório da Praça Niterói já estava concluído e em operação naquele momento. Estudo para implantação de MRs em todos os lotes que possuíam coberturas acima de 50 m² e máximas de 610 m², de acordo com as geometrias das coberturas da área de estudo.
Além da presença de poucos lotes (apenas 3), com área de cobertura inferior a 50 m², julgou-se que estes pouco contribuiriam para o amortecimento da rede de drenagem, captando volumes menores para amortecimento/armazenamento nas RMs . A variação da área da cobertura foi a cada 10 m² entre espaços para desenvolver uma metodologia mais automatizada e sem pequenas variações. A vazão afluente de cada cobertura foi determinada em função da área da cobertura multiplicada pela intensidade da chuva, conforme método de transformação racional da vazão de chuva.
Utilizando o software Google Earth Pro (2021) e AutoCad® da Auto Desk (2021), foram examinadas as superfícies dos telhados da área de estudo, conforme Figura 35 e APÊNDICE A. Foram examinadas 146 superfícies dos telhados em parcelas, num total de 19.311 m² de área de cobertura, conforme tabela do ANEXO A. O reservatório selecionado foi escolhido pelo seu pequeno tamanho, área de 3,94 m², para ocupar pouco espaço em uma residência.
Os reservatórios são responsáveis por armazenar a água da chuva captada para uso posterior. 2016), a capacidade e o tipo de reservatório são determinados por variáveis como: quantidade de chuva, demanda de uso de água, duração entre eventos de chuva, coeficiente de escoamento superficial da área de captação, estética do reservatório, disponibilidade de espaço e orçamento disponível.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Resultados dos volumes armazenados nos MRs
Neste caso, as diferenças de volumes obtidos para áreas de cobertura entre 600 m² e 300 m² foram reduzidas, por se tratar de uma aplicação de macrodrenagem de MR em lotes. Estima-se que a captação de água da chuva possa fornecer de 12% a 100% da quantidade de água necessária para manter uma família (MUSAYEV; BURGESS; MELLOR, 2018). Um sistema de captação de água pluvial implantado em uma residência unifamiliar no bairro Sulacap, Rio de Janeiro, apresentou abastecimento de água de aproximadamente um terço (32,6%) da demanda total de água da residência (DE OLIVEIRA, 2020).
Determinação e interpolação dos coeficientes das equações de chuvas intensas para a cidade do Rio de Janeiro. Avaliação progressiva da qualidade da água do escoamento superficial de uma bacia de drenagem urbana fechada. Torna obrigatória, nos casos previstos, a construção de reservatórios que permitam atrasos no escoamento das águas pluviais para a rede de drenagem.
Metodologia de seleção de microbacias de drenagem urbana para implantação de microreservatórios: um estudo de caso da Bacia da Tijuca, RJ. Mestrado em Hidráulica e Saneamento – Rio de Janeiro - RJ - Brasil: Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2020. Cidade do Rio de Janeiro Secretaria Municipal de Saneamento e Recursos Hídricos Fundação Instituto das Águas, , 2015.
Análise do impacto dos microreservatórios nos custos de uma rede de drenagem urbana.
CONCLUSÃO
