Aula 08 - Drenagem Urbana.pdf

Hidráulica Hidrologia
Aplicada
Aula 08: Drenagem Urbana
Docente: Esp. Eng. Marcus Vinícius Martins Freitas
Goiânia/GO
Março 2020

SISTEMA DE DRENAGEM URBANA – AULA 8
SANEAMENTO AMBIENTAL
Introdução
✓ fase importante do sistema de
saneamento das cidades;
✓ relacionado a coleta de água
bruta e disposição das águas
residuais;
✓ relacionado a qualidade de vida,
saúde pública, segurança da vida,
do patrimônio público e privado
(Lei nº 11.445/2007).

Definição
❖ A drenagem faz parte do contexto do saneamento básico, e conforme
a Lei federal 11.455 de 2007 (Lei do Saneamento) é um serviço que
deve ser integralizado com os demais serviços de saneamento.
❖ De acordo com a Lei do Saneamento: “Conjunto de atividades,
infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de
águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para o
amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final
das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas”.
Alagamento em Pelotas/RS

Conceitos
Enchentes x Inundações x Alagamentos

❖ Enchente: aumento temporário do nível da água dos rios devido a
precipitação (Fenômeno Natural).
❖ Inundações: transbordamento das águas de um canal de drenagem
para áreas marginais (planícies de inundação).
❖ Alagamentos: acúmulo de águas nas ruas (perímetro urbano) devido
a problemas de drenagem.

• Cheias: aumento das vazões nos rios devido,
principalmente, ao aumento do escoamento superficial
(chuva excedente ou parcela da chuva que não infiltra);
ocorrem no período chuvoso: (no hemisfério sul de
outubro a março)
• Inundações: são eventos excepcionais, fazendo com que
os rios extravasem, ocupando áreas maiores, os
chamados leitos maiores;

❖ Inundações de áreas ribeirinhas: são inundações naturais que
ocorrem no leito maior dos rios devido à variabilidade temporal e
espacial da precipitação e do escoamento na bacia hidrográfica.
❖ Inundações devido à urbanização: ocorrem na drenagem urbana
devido às chuvas intensas e aos efeitos da impermeabilização do
solo, canalização do escoamento ou obstruções ao escoamento.
Os alagamentos geralmente se enquadram nesse tipo de inundação,
salvo outras condições que não possuem a chuva intensa como uma
de suas causas.

Fonte: FUNASA(2015)

Inundações em áreas ribeirinhas
❖ Quando a população ocupa o leito maior do rio.
❖ Decorrência do processo natural do ciclo hidrológico, em função da
variabilidade temporal e espacial da precipitação e do escoamento
superficial na bacia hidrográfica.

Inundações em áreas ribeirinhas
❖ Consequências:
i) contaminação por doenças de veiculação hídrica;
ii) contaminação da água;
iii) Perdas materiais e humanas;
iv) Interrupção da atividade econômica.
Rio Iguaçu, junto às cidades de União da Vitória
e Porto da União – Cheia de 1983.

Ocupação em áreas de risco
Fonte: FAPESP (2018) Fonte: Pena (2019)
❖ Áreas de encostas: risco do deslizamento da encosta.
❖ Áreas de inundação ribeirinha: ocupação no período seco e impacto
no período chuvoso.
❖ Geralmente população de baixa renda.

Ocupação devido a urbanização (alagamentos)
❖ Quando a ocupação do solo (com superfícies impermeáveis e redes
de condutos) aumenta a frequência e a magnitude dosalagamentos.
Alagamento em Salvador – BA (Fonte: JornalA TARDE (2016)
Alagamento em Cuiabá – MT (Fonte: Olhar direto (2019)

Ocupação devido a urbanização (alagamentos)
Avenida Bento Gonçalves – Pelotas/RS
Data: 19/02/2015

Enchentes / alagamentos em meio urbano
Ocupação urbana desordenada
Atividades de mineração e
beneficiamento de carvão
Edificações e ruas construídas à margem
do rio
Subdimensionamento do sistema de micro
e macrodrenagem
Obstrução do sistema de micro e
macrodrenagem
Falta de rede de coleta e tratamento de
esgoto doméstico

Efeitos da urbanização sobre o comportamento hidrológico
Fonte: adaptado de EPA(1998)

Impactos da urbanização
Fonte: Possas (2011)
❖ Aumento do escoamento superficial
❖ Redução da evapotranspiração
❖ Redução do escoamento subterrâneo
❖ Antecipação e aumento da vazão máxima
❖ Diminuição do tempo de concentração da bacia

Impermeabilização do solo devido às
edificações
Retirada da cobertura vegetal nas
áreas de encostas
Colocação de revestimento asfáltico
nas ruas
Aterramento das áreas de várzeas
Causas da modificação do regime hidrológico

Fonte: Miguez et al. (2016)

Fonte: Tucci. (2007)

Limpeza de boca-de-lobo (Pelotas – RS)
Arroio Dilúvio (Porto Alegre – RS)

Fonte: UFAL(2019)
Fonte: Calixto (2016)

Fonte: Ambiente Legal Justiça e Política (2019)
Fonte: Pensamento Verde (2018)

Drenagem
✓ obras ou instalações destinadas a escoar o
excesso de água seja em rodovias na Zona
Rural ou na malha urbana.
✓ compreende o conjunto de todas as medidas
a serem tomadas que visem à atenuação dos
riscos e dos prejuízos decorrentes de
inundações.
✓ no meio urbano a água se comporta, tanto
quantitativa como qualitativamente, de
maneira bem diferente de seu comportamento
original.

Sistemas de drenagem pluvial
O sistema de microdrenagem inclui
a coleta e afastamento das águas
superficiais ou subterrâneas através de
pequenas e médias galerias. Já o de
macrodrenagem inclui, além da
microdrenagem, as galerias de grande
porte (com diâmetros maiores que 1,5 m)
e os corpos receptores, tais como canais e
rios canalizados.

DRENAGEM
URBANA
× Muitas cidades vem sofrendo com o crescimento desordenado e rápido.
Isso vem provocando um choque brusco nos sistemas de drenagem
urbana ou de captação das águas pluviais.
× Recentemente várias cidades sofram com a “força” das águas das
chuvas como, por exemplo, São Paulo, Rio de Janeiro, Goiânia etc.
× As figuras a seguir mostram algumas imagens das cheias nessas
cidades.
São Paulo - 2010

Objetivo dos sistemas de drenagem
São sistemas preventivos de inundações, principalmente nas
áreas mais baixas das comunidades sujeitas a alagamentos ou marginais
de cursos naturais de água, agravado pela urbanização desordenada.
O plano urbanístico de expansão deve ter plano de drenagem
urbana, delimitando áreas mais baixas potencialmente inundáveis, a
fim de diagnosticar a viabilidade ou não da ocupação, do ponto de vista
de expansão dos serviços públicos.

Os benefícios dos sistemas de drenagem
✓Desenvolvimento de um sistema viário mais eficiente.
✓Redução de gastos com manutenção das vias públicas.
✓Valorização das propriedades existentes na área beneficiada.
✓Escoamento rápido das águas superficiais, facilitando o tráfego
por ocasião das precipitações.
✓Eliminação da presença de águas estagnadas e lamaçais.
✓Rebaixamento do lençol freático.
✓Recuperação de áreas alagadas ou alagáveis.

Plano Diretor de Drenagem Urbana
Para implementar medidas sustentáveis na cidade, considera-se:
✓ Os novos desenvolvimentos não podem aumentar a vazão máxima de jusante.
✓ Planejamento e controle dos impactos existentes devem ser elaborados,
considerando a bacia como um todo.
✓ O horizonte de planejamento deve ser integrado ao plano diretor da cidade.
✓ O controle dos efluentes deve ser avaliado de forma integrada com o
esgotamento sanitário e com os resíduos sólidos.

Terminologia básica, por exemplo:
✓ Greide: linha do perfil correspondente ao eixo longitudinal da superfície
livre da via pública.
✓ Bacias de drenagem: área contribuinte para a seção em estudo.
✓ Condutos de ligação: denominados de tubulações de ligação, são
destinados ao transporte da água coletada nas bocas coletoras até as
galerias pluviais.
✓ Bocas coletoras: também denominadas de bocas-de-lobo, são
estruturas hidráulicas para captação das águas superficiais transportadas
pelas sarjetas e sarjetões. Em geral, situam-se sob o passeio ou sob a
sarjeta.

DRENAGEM
URBANA
Rio de Janeiro-2010

DRENAGEM
URBANA
Catalão - 2010

• Uso urbano do solo: gerador de impactos sobre os
recursos hídricos
• Enchentes: fenômenos naturais nas bacias hidrográficas
• Gerenciamento da drenagem: responsabilidade municipal
Porque drenagem
urbana?

Responsabilidade
municipal
• São Paulo – Plano Municipal Drenagem e Manejo
de Águas Pluviais
• Diagnóstico apontou a existência de 65 órgãos
com atuação sobre o sistema de drenagem
– Muitas ações desarticuladas e semintegração

Manejo de Águas Pluviais e
Revitalização do Ambiente Urbano
Visão Tradicional Tendência
Drenagem Manejo sustentável de águas urbanas
Visão higienista Visão ambiental
Afastar a água Conviver com a água
Rio como conduto
Rio como ambiente de lazer, contemplação,
desenvolvimento de ecossistemas, manancial
Solução: canalizar
Solução: reter, armazenar, retardar, infiltrar, tratar,
revitalizar, renaturalizar
Gestão isolada
Gestão integrada: abastecimento, esgoto, águas pluviais,
lixo, ocupação territorial, meio ambiente
Investimentos dependem do
orçamento
Cobrança pelo serviço
Controle da poluição: sistema
separador
Controle da poluição: sistemas unitários ou mistos,
tratamento das águas de primeira chuva

Visão Geral do Sistema de Drenagem
Micro-
drenagem
Macro-
drenagem

• Definição: obras de afastamento das águas
pluviais do lote e das vias públicas de modo a
garantir o acesso das edificações, o tráfego e a
segurança dos pedestres – conceitos: alto risco,
rapidez, facilidade de manutenção
• Objetivos: garantir o escoamento das águas a
partir das edificações até os macro-drenos, para
períodos de retorno compatíveis com o uso das
vias públicas (tipicamente T= 2 a 25 anos)
MICRODRENAGEM

Funções e Importâncias
• Coletar águas de chuva no meio físico urbano
• Retirar águas de chuva dos pavimentos das
vias públicas
• Impedir alagamentos
• Oferecer segurança
• Reduzir danos
MICRODRENAGEM

Componentes do Sistema
• Meio-fio
• Sarjetas e Sarjetões
• Bocas de Lobo, Leão e Grelhas
• Tubos de ligação
• Galerias
• Poços de Visita
• Condutos Forçados
• Estações Elevatórias

Componentes do Sistema
meio-fio
pavimento
sarjeta
Profundidade
guia
passeio Largura superficial
➢ Profundidade: evitar o extravasamento do meio-fio
• Inundação de propriedade, segurança das pessoas
➢ Largura superficial: limitado para não inundar a pista
• aquaplanagem, problemas de visibilidade, molhar as
pessoas

Sarjetas, bocas de lobo e lixo
Site “Zelando pela cidade” (PMSP)

DRENAGEM URBANA
× A Hidrologia Urbana é bastante ampla sendo que a Microdrenagem
possui um papal importantíssimo na captação de águas pluviais e
transporte por meio de galerias, até um desaguadouro natural como
um córrego ou rio.
× A rede de águas pluviais é composta por galerias, bocas de lobo e poços
de visita, conforme a Figura 1.
Figura 1 – Esquema da disposição dos elementos de uma rede de águas pluviais
BL BL BL BL
BL
BL BL BL
PV
BL BL
GALERIA -TRECHO
PV
PV
CALÇADA
CALÇADA

DRENAGEM URBANA
× Os poços de visita são instalados nas mudanças de direção, de
declividade ou de diâmetro das galerias e servem para dar acesso à
inspeção e limpeza das canalizações.
× A porção entre dois poços de visita é denominado de Trecho.
× Diversos são os critérios e parâmetros adotados para o
dimensionamento de uma rede de águas pluviais, podendo-se citar
alguns deles como:
▪ Tempo de concentração
▪ Velocidade mínima e máxima
▪ Tipo de escoamento considerado no cálculo
▪ Remanso
▪ Dentre outros

DRENAGEM
URBANA
× Na Tabela 1 tem-se uma gama de parâmetros e critérios
adotados por autores e instituições, notando-se a variação
de valores quanto à velocidade máxima “Vmax”, mínima
“Vmin”, recobrimento mínimo “rm”, tempo de concentração
inicial “tci”, relação máxima da lâmina de água-diâmetro
adotada “h/D” e o tipo de escoamento sendo uniforme
“Unif” ou gradualmente variado “Grad. Variado”.

Tabela 1 – Parâmetros utilizados em canais e/ou seção circular dasgalerias.
Autor/
Instituição
Vmín
(m/s)
Vmáx
(m/s)
tci
(min)
rm
(m)
Seção
plena ou
h/d
Tipo de
escoam.
Remanso
Tucci et. Al.
(2004)
0,60 5,00 10a
1,00 plena Unif. -
Azevedo
Netto e
Araújo (1998)
0,75 5,00 5 1,00
plena ou
0,90
Unif. -
Wilken (1978) 0,75 3,50e
5 até 15 - plena Unif. -
Alcântara
apud Azevedo
Netto (1969)
1,00 4,00 7 até 15 - 0,70
Grad.
Variado
Considera
Porto (1999) Vmédia = 4 até 6b
- - 0,75 Unif. -
Cirilo (2003) 0,60 4,50 - - h/Dc
Unif. -
Haestad-
Durransd
(2003)
0,60 até
0,90
4,50 - 0,90 0,85
Unif. e
Grad.
Variado
Considera
DAEE -
CETESB
(1980)
- - - - 0,82 Unif. -
Prefeitura
Municipal de
Goiânia
0,75 5,00 - -
0,85 até
0,90
Unif. -
Costa et.Al.
(2007)
0,75 5,00 5 1,00 0,85 Unif. -
a – Valor citado, porém,
segundo o autor pode estar
superestimado,
necessitando ser calculado
em caso de dúvida.
b – Fonte: Curso de Canais,
EE-UFMG, Dep. Eng.
Hidráulica.
c – Valor não fixado
d – Valores adotados pela
ASCE (1992) – American
Society of Civil Engenieers.
e – Pode-se adotar até 6
m/s se for previsto
revestimento adequado
para o conduto.

DRENAGEM URBANA
× Tendo em vista a diversidade observada, é preciso analisar os critérios e
fixá-los dentro de certas restrições para se dimensionar as galerias de
águas pluviais.
× Adotaremos os valores sugeridos por Costa et. al.(2007)
× Importante destacar o tipo de regime de escoamento. Deve-se adotar o
escoamento em regime permanente com as tubulações funcionando como
condutos livres, minimizando possíveis transtornos com sobrepressão nas
tubulações.
× Construtivamente deve-se posicionar, de praxe, às galerias de águas pluviais
no eixo das vias, adotando 1,0 m como recobrimento mínimo das
tubulações.

DRENAGEM URBANA
× O tempo de concentração inicial ou tempo de entrada nos poços de início de
rede, é há vários deles em um mesmo projeto, será tomado, aqui, como 5
minutos para áreas urbanizadas.
× O remanso deverá ser levado em conta para áreas baixas, principalmente
para aquelas próximas ao deságüe da tubulação, e que possivelmente
seriam afetadas pela variação do nível de algum curso de água de ordem
superior.
× Sob o ponto de vista de protejo, há recomendações para se aplicar dois
métodos para estimar a vazão de projeto, em função do tamanho da área
drenada.
▪ Método racional para áreas até 2 km2 ;
▪ Método do hidrograma unitário para áreas acima de 2 km2.

ETAPAS E CONCEITOS PARA
DIMENSIONAMENTO DE GALERIAS DE
ÁGUAS PLUVIAIS
× As etapas e os conceitos necessários para o dimensionamento das galerias
de águas pluviais são descritos a seguir.
1 – Delimitação da bacia de contribuição
A presença de equipe topográfica in loco é fundamental para delimitação da
bacia contribuinte, assim como para identificar o sentido do escoamento em
cada rua ou lote.
BL BL BL BL
BL
BL BL BL
PV
BL BL
GALERIA - TRECHO
PV
PV
CALÇADA
CALÇADA
690
675
665
650

ÁGUAS PLUVIAIS
2 – Boca de lobo e poços de visita
Para loteamentos com esquinas sem chanfros, as bocas de lobo, devem estar
um pouco a montante por motivos de segurança necessária à travessia dos
pedestres.
Para loteamento com chanfros, devem-se locar as bocas de lobo junto aos
vértices dos chanfros, possibilitando ligações dessas bocas de lobo ao poço
de visita
BL
BL BL
PV
O espaçamento recomendado entre
bocas de lobo é de 60 m, enquanto
que o espaçamento entre poços de
visita, de acordo com a Prefeitura de
Goiânia, não deve ultrapassar os 100
m, a fim de propiciar a limpeza das
tubulações.

ÁGUAS PLUVIAIS
3 – Mosaico
Após o lançamento dos poços de visita e
bocas de lobo, inicia-se a delimitação da
bacia de contribuição para cada poço de
visita, formando um mosaico de áreas de
influência, conforme a figura a baixo.
1
BL
1
BL
2
3
4
5
CÓRREGO
2
3
4
5
CÓRREGO

ÁGUAS PLUVIAIS
4 – Trecho
Corresponde à denominação dada à tubulação existente entre dois poços de
visitas.
O primeiro número corresponde ao elemento de montante e o segundo
corresponde ao elemento de jusante.
Por exemplo:
BL BL BL BL
BL
BL BL BL
1
BL BL
GALERIA -TRECHO
3
2
CALÇADA
CALÇADA
690
675
665
650
Trecho 1 -2
Trecho 2-3

ETAPAS E CONCEITOS PARA DIMENSIONAMENTO
DE GALERIAS DE ÁGUAS PLUVIAIS
5 – Extensão da galeria (L)
Refere-se à distância entre dois poços de visita.
6 – Área
Há a necessidade de se considerar dois tipos de área para dimensionar as
galerias. Uma refere-se à área contribuinte local a cada poço de visita.
Já a outra, denominada área total, corresponde à soma da área local com toda a
área drenada a montante.
7 – Coeficiente de escoamento superficial ou de “runoff”(C)
A estimativa do coeficiente de escoamento superficial das áreas de contribuição
a um determinado PV pode ser feita utilizando os coeficientes já estudados.
Havendo a caracterização do mais do que um tipo de solo e uso, o valor de “C”
adotado será o resultado de uma ponderação:
A
C =
C1.A1 +.....+ Cn .An

ÁGUAS PLUVIAIS
8 – Tempo de concentração (tc)
Trata-se do tempo que uma gota de chuva demora a percorrer do ponto mais
distante na bacia até um determinado PV.
Para os PV’s iniciais de uma rede de drenagem, adota-se um tempo de
concentração de 5 minutos, enquanto que para os demais PV’s os tempos de
concentração correspondentes são obtidos acrescentado o tempo de percurso de
cada trecho.
Quando existirem mais de um trecho afluente a um PV, adota-se para este PV o
maior valor de tempo de concentração dentre os trechos afluentes, em
conformidade com a definição de tempo de concentração.

9 – Intensidade Pluviométrica (i)
A intensidade da precipitação pode ser obtida com o emprego das equações de
chuva já estudadas, para Goiás e sul do Tocantins, ou para a localidade do Brasil
por meio do trabalho de Pfafstetter (1982). Equações para Catalão Costa et al
(2007).
0 ,6274


0 ,1471 + 0 , 22
25 ,9435 * T T 0 , 09 
)0 ,845718


(t + 16,3
i = 1 ano < T < 8 anos
29 ,3749 * T 0,1471
(t + 16 ,3)0 ,845718
i = 8 ano < T < 100 anos

ÁGUAS PLUVIAIS
10 – Vazão Superficial local(Qloc)
Seu cálculo é realizado por meio da Equação Racional, para áreas locais:
Qloc = C .i.A
Onde:
Qloc – vazão superficial local (m3/s)
C – coeficiente de escoamento superficial
i – intensidade de chuva (m/s)
A – área da bacia de contribuição local (m2)
O emprego do Método Racional é recomendado para áreas até 2 km2.. Para áreas
superiores a 2 km2 , estima-se a vazão pelo Método do Hidrograma Unitário do
NRCS.

ÁGUAS PLUVIAIS
11 – Vazão Total
Corresponde ao somatório de vazões afluentes ao PV que chegam através de
galerias, além da vazão superficial local em estudo. Esta vazão “Q” será utilizada
no dimensionamento da galeria a jusante do PV.
12 – Diâmetro (D)
A prefeitura de Goiânia adota os seguintes diâmetros comerciais para galerias:
400, 600, 800, 1000, 1200 e 1500mm.
Tubos com diâmetro comerciais de 300mm podem ser utilizados como ramais
entre bocas de lobo e poços de visita.
A prefeitura de Porto Alegre emprega, também, tubos comerciais de 500mm para
galerias. Acima de 2000mm, a praxe é de moldar a galeria in loco.

ÁGUAS PLUVIAIS
13 – Declividade do terreno no trecho(St)
Representa a razão entre a diferença das cotas de montante e jusante, nas
tampas dos PV’s, e a extensão do trecho Equação 1.
St =
cm − cj (1)
L
Onde:
St – declividade do terreno no trecho
cm – cota do terreno no PV a montante (m)
cj – cota do terreno no PV a jusante (m)
L – extensão da galeria (m)

ÁGUAS PLUVIAIS
14 – Cotas inferiores da galeria
Correspondem às cotas relativas à geratriz inferior da tubulação. São calculadas
através da Equações 2, 3 e 4.
Cim = cm − (rm + D) (2)
Cij – cota inferior da galeria a jusante (m)
Cim – cota inferior da galeria a montante (m)
L – extensão do trecho (m)
Sg – declividade da galeria (m/m) dada por:
Onde:
Cim – cota inferior da galeria a montante (m)
cm – cota do terreno no PV a montante (m)
rm – recobrimento mínimo (m)
D – diâmetro (m)
Cij = Cim − (Sg  L )
Onde:
(3)
Sg =
(Cim − Cij )
L
(4)

ÁGUAS PLUVIAIS
c
St
Levando-se em conta o custo de escavação, arbitra-se inicialmente Sg=St,
permitindo a resolução da Eq. 3.
L
Cm
Sg
Pv1
Pv2
Cim
Sg=St
Cij
Cotas inferiores da galeria

15 – Profundidade da galeria
Correspondem à soma do recobrimento mais o diâmetro da galeria.
16 – Constante k
Pode ser calculada em função do ângulo central, como apresenta a figura abaixo, ou
em função da vazão, coeficiente de Manning, diâmetro e declividade, de acordo com
as Equações 5 e 6, ambas dedutíveis (Menezes Filho, 2007).
−
2
D/2
θ/2
h
Características geométricas
do conduto livre de seção
circular
2
5
3
3
−
1
−
8
( − sen  )
k = 0,0496062 .
k = Q.n.D 3 .Sg
Onde:
k – constante
θ – ângulo central (rad)
Q – vazão (m3/s)
n – coeficiente de Manning (m-1/3.s)
D – diâmetro (m)
Sg – declividade (m/m)

17 – Ângulo central da superfície livre(θ)
Utiliza-se a Equação 5, de acordo com Menezes Filho (2007)
 = 5915,8.k5
−5201,2.k4
+1786,6.k3
−298,89.k2
+32,113.k +1,1487 (5)
18 – Relação altura-diâmetro (h/D)
Conhecido o ângulo central da superfície livre “θ”, pode-se obter a relação altura da
lâmina d’água-diâmetro “h/D” pela Equação 6.
19 – Área molhada (A) em função do ângulocentral
Com o resultado da Equação 5, determina-se a área molhada:
  
2 1 − cos 
2

  
D
h
=
1  (6)
( − sen  )
8
A = D 2 (7)

20 – Velocidade do escoamento(V)
Conhecida a vazão “Q” no trecho e a área molhada “A”, calcula-se a velocidade pela
Equação 8:
Onde: A
Q
V = (7)
V – velocidade do escoamento (m/s)
Q – vazão (m3/s)
A – área molhada (m2)
21 – Tempo de percurso (tp)
É a razão entre a extensão e a velocidade do escoamento na galeria.
Onde:
tp – tempo de percurso (min)
L – extensão da galeria (m)
V – velocidade do escoamento (m/s)
V  60
L
tp = (8)

PREENCHIMENTO DA PLANILHA DE CÁLCULO DE
GALERIAS DE ÁGUAS PLUVIAIS
Trata-se de um roteiro que utiliza um método recém desenvolvido que não mais adota
tabelas de referência e sim equações para o cálculo da Velocidade “V” e da relação
da altura da lâmina d’água-diâmetro “h/D”.
Após a delimitação da bacia em estudo e de sua divisão em sub-bacias com a locação
de bocas de lobo e poços de visita como mencionado anteriormente, parte-se para o
preenchimento da planilha de cálculo.
Trecho Ext (m) Área (m2) Tc(min) C
i
(mm/min)
Qloc
(m3
/s)
Q
(m3/s)
D (mm)
Cota do PV no terreno
(m)
Trecho Total mont. jus.

PLANILHA DECÁLCULO
St
(m/m)
Cota inf. Da galeria
(m)
Sg
(m/m)
Prof. Galeria (m)
k θ (rad) h/D A (m2) V (m/s)
tp
(min)
mont. jus. mont. jus.

Roteiro
1– Preenchimento das colunas da planilha cujos valores podem ser lançados
previamente, independentemente da marcha de cálculo:
• Trecho
• Extensão
• Área
• Coeficiente de “runoff” – C
• Cota da superfície do terreno em cada PV
• Declividade do terreno “St”
2 – Determinação da vazão total “Q”
• tc = 5 min (para início de rede)
• intensidade pluviométrica “i” estimada por equação de chuva ou por relação i-
d-f de Pfafstetter (1982).
• Qloc = C.i.A
• Q = Qloc + demais vazões afluentes ao PV, transportadas pelas galerias de
montante.

Roteiro
3 – Arbitra-se o menor diâmetro comercial “D” possível e faz-se a declividade da
galeria “Sg=St”;
Preenchem-se as colunas referentes às cotas inferiores da galeria a montante e a
jusante e profundidades da geratriz inferior da galeria, também, a montante e a
jusante.
2
−
1
4 – Determinação da velocidade na tubulação
a) De posse da vazão total “Q”, do coeficiente de Manning (n=0,015), do
diâmetro “D” e da declividade da galeria “Sg”, calcula-se a constante “k”
pela equação abaixo:
−
8
k = Q.n.D 3 .Sg
b) Obtém-se, então, o ângulo central:
 = 5915,8.k5
−5201,2.k4
+1786,6.k3
− 298,89.k2
+32,113.k +1,1487

4 – Determinação da velocidade na tubulação
c) Determina-se a relação altura da lâmina d’água-diâmetro “h/D” que
deverá estar na faixa de 0,10 (10%) e a 0,85 (85%), conforme a equação:
  
2 1 − cos 
2

  
D
h
=
1 
d) Calcula-se a área molhada “A”
( − sen  )
8
A = D 2
A
e) Por fim, determina-se a velocidade do escoamento na tubulação “V”:
V =
Q

ANÁLISE DOS RESULTADOS
Verificando-se que 0,10 < h/D < 0,85 e que 0,75 m/s < V < 5,0 m/s, tem-sea
solução mais econômica para otrecho.
5 – Rotina para correção da relação “h/D” na faixa 0,10 < h/D < 0,85
Caso a relação altura-diâmetro resulte em valores fora da faixa, deverão se avaliar as
duas condições, ou sejam, valores menores que 0,10 (10%) e valores superiores a
0,85 (85%).
a) Fixação de “h/D” em 0,10 para valores de “h/D” menores que esse ou
fixação de “h/D” no valor máximo de 0,85 para valores maiores;
b) Cálculo do ângulo central para “h/D” correspondente a 10% ou 85%
através da Equação abaixo, com “θ” explicitado:





D

h
1 − 2.
−1
 = 2 .cos

5 – Rotina para correção da relação “h/D” na faixa 0,10 < h/D < 0,85
c) Determinação da constante “k” pela Equação:
d) Cálculo da nova declividade da galeria “Sg”, com emprego da Equação:
3
5
3
( − sen  )
k = 0,0496062 .
−
2
8


2
 
 Qn
Sg = 
 k .D 3 
e) Encontra-se a nova cota seja ela de montante para h/D = 0,10 ou de
jusante para h/D = 0,85
Cim = cij + (Sg  L )

6 – Rotina para correção da Velocidade “V” na faixa 0,75 m/s < V < 5,00 m/s
Caso a velocidade esteja fora da faixa existem duas situações distintas com rotina
semelhante de cálculo:
a) Dada a vazão “Q” no trecho, fixa-se a velocidade “V” no valor mínimo
(0,75 m/s) ou máximo (5,0 m/s) e calcula-se a área molhada “A”, pela
equação:
b) Obtém-se a relação entre a área molhada “A” e a área da seção plena At
= (π.D2 )/4:
A
Q
V =
A
= cte
=
4 A
At  .D 2

c) Calcula-se então o ângulo central “θ” pela Equação desenvolvida por
Menezes Filho (2007), que sintetizou a determinação do ângulo “θ”, em
função da relação A/At, independentemente do diâmetro da galeria:
+9,524. +0,864

−23,679.
 
− 43,248. +44,821.

 At 
 At 
 At 
 At 
 At 
 A 
5
 A 
4
 A 
3
 A 
2
 A 
 = 17,108.
d) Calcula-se “k”
e) Determina-se a declividade da galeria
3
5
2
3
( − sen  )
k = 0,0496062 .
−
8


2
 

 k .D 3 
Qn
Sg = 

f) Encontra-se a nova cota seja ela de jusante para a velocidade mínima ou
de montante para a velocidade máxima.
Cim = Cij + (Sg  L )

EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DA GALERIA DE
ÁGUAS PLUVIAIS
• abaixo, atentando aos seguintes critérios:
✓C = 0,65
✓tempo de concentração inicial tc = 5
min
✓recobrimento mínimo = 1 m
✓profundidade máxima da galeria = 4 m
✓diâmetro mínimo = 400mm
✓velocidade mínima = 0,75 m/s
✓velocidade máxima = 5,0 m/s
✓0,10 < h/D < 0,85
✓chuvas com período de retorno T = 5
anos
✓Cidade: Goiânia
✓Desaguadouro (canal): distância 100
metros, cota 680,00m na tampa do PV
junto ao canal e cota 676,00 m no leito
do canal.
Visam-se dimensionar galerias de águas pluviais para a área mostrada na Figura
695m
Rua 12
Av.
XV
de
Novembro
Rua 1
690m
685m

EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DA
GALERIA DE ÁGUAS PLUVIAIS
Solução:
695m
1
BL
1. Lançamento das bocas de lobo poços de visita e
galerias pluviais (Figura A).
2. Numeração dos PV’s, ordem lógica
3. Delimitação da área de contribuição de cada PV
compondo o mosaico (Figura B)
4. Figura C encontram-se as magnitudes das áreas
e as extensões das galerias.
5. O preenchimento da planilha de cálculo segue o
roteiro proposto anteriormente.
6. Para diâmetro de início de rede, arbitra-se o
menor valor de diâmetro que é D = 400 mm.
690m
685m
2
3
4
5
FiguraA

695m
1
BL
2
3
A1
A2
A3
A4
695m
693,26m
BL
2
3
A1=10758,19m²
A2=
3862,34m²
A3=7544,19m²
A4=9431,91m²
1
49,23m
690,0m
691,14m
65,82m
690m
685m
4
5
A5
690m
685m
4
5
A5=10984,37m²
49,93m
687,50m
684,25m
36,66m
100m
680,00m

Trecho Ext (m) Área (m2) Tc (min) C i (mm/min) Qloc(m3
/s) Q (m3/s) D (mm) Cota do PV no terreno(m) St (m/m)
Trecho Total mont. jus.
1 - 3 49,23 10758,19 10758,19 5,00 0,65 2,92 0,340 0,340 400 693,27 690,00 0,0664
2 - 3 65,82 3862,34 3862,34 5,00 0,65 2,92 0,122 0,122 400 691,14 690,00 0,0173
3 - 4 49,93 7544,19 22164,72 5,56 0,65 2,87 0,234 0,688 600 690,00 687,50 0,0501
4 - 5 36,66 9431,91 31596,63 5,74 0,65 2,85 0,291 0,976 800 687,50 684,25 0,0887
5 - canal 100,00 10984,37 42581,00 5,89 0,65 2,84 0,338 1,309 1000 684,25 680,00 0,0425
Cota inf. galeria (m)
Sg (m/m)
Prof. Galeria (m)
k θ (rad) θ (°) h/D A (m2) V (m/s) tp (min)
mont. jus. mont. jus.
691,87 688,60 0,066423 1,40 1,40 0,228003 3,70 0,0645 0,637 0,0727 4,68 0,175
689,74 688,60 0,01732 1,40 1,40 0,160302 3,17 0,0553 0,506 0,0622 1,96 0,559
688,4 685,90 0,05007 1,60 1,60 0,180216 3,32 0,0580 0,546 0,1470 4,68 0,178
685,7 682,45 0,088652 1,80 1,60 0,08914 2,61 0,0455 0,368 0,2049 4,76 0,128
682,25 678,00 0,0425 6,00 2,60 0,095225 2,66 0,0464 0,380 0,3264 4,01 0,416

Solução:
7. Para os trechos 1-3 e 2-3, constata-se que o Diâmetro D = 400 mm foi
satisfatório, assim como preservou-se a menor escavação ao confirmar Sg = St.
8. No trecho 3-4 encontrou-se uma relação “h/D” > 0,85 para os diâmetros D = 400
mm e 500 mm, mantida a mesma declividade do terreno. Uma alternativa seria
manter o diâmetro “D” e aumentar a declividade da galeria “Sg”. No entanto, ao
proceder deste modo fixando a relação “h/D” em 0,85, obteve-se como nova cota
a jusante um valor superior à profundidade máxima de 4 metros. A alternativa
encontrada foi aumentar o diâmetro.
9. Mantendo o D= 600mm para o trecho 4-5, verificou-se que o valor para a
velocidade de escoamento ultrapassa ao estabelecido de 5,0 m/s.
10.No trecho 5-canal, a única alternativa encontrada foi aumentar o diâmetro visto
que não observância dos limites estabelecidos tanto para a relação “h/D” quanto
para velocidade “V”.

A título de observação geral, quando se aumenta o diâmetro D, eleva-se
consideravelmente o custo da rede. Evidentemente há outros custos envolvidos, como
escavação, escoramento, mão-de-obra, equipamentos, dentreoutros.
Observação:

BIBLIOGRAFIA
MARTINS , H. Anotaçãoes de aula. Curso de Engenharia Civil - UFG

Aula 08 - Drenagem Urbana.pdf

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a Aula 08 - Drenagem Urbana.pdf

Semelhante a Aula 08 - Drenagem Urbana.pdf (20)

Aula 08 - Drenagem Urbana.pdf