EFEITO DE RESERVATÓRIO DE APROVEITAMETO DE ÁGUA DA CHUVA SOBRE REDES DE DRENAGEM PLUVIAL

• Main Author: Hentges, Sara Ceron
• Other Authors: Tassi, Rutinéia
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Santa Maria 2014
• Subjects: Drenagem Urbana; Reservatório de Aproveitamento de Água da Chuva; Microrreservatório; Escoamento superficial; Urban drainage networks; Rainwater harvesting reservoir (RAAC abbreviation in Portuguese); Storm water runoff; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
• Online Access: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/7845

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === The urban growth and the disordered occupation of cities have increased the frequency and severity of flooding in urban areas, which occur mainly due to the modification on rainwater natural infiltration, as a result of soil imperviousness increase. The use of compensatory techniques (CT) for stormwater control has been encouraged through public polices, attempting to apply for sustainable solutions to mitigate the urbanization´s impact. An alternative already widespread in some Brazilian cities is the use of micro reservoirs (MR), which temporarily store volumes from impervious areas, and gradually emptying the water stored. Along this requirement, implementation of Rainwater Harvesting Reservoirs (RHR) to non-potable purposes is often encouraged in order to reduce the consumption of drinking water for less noble purposes, and to preserve the fountainheads. Some bibliographies suggest that in addition to these benefits, the RHR can be considered a CT also, once it stores the stormwater runoff, and therefore, in some cities where the MR is required, many buildings are already using the RHR to replace it. However, there are not many conclusive studies related to the real benefits and impacts that capturing rainwater and its use have on micro drainage networks, and specifically if such technique can be considered as a compensatory one. Thus, the main objective of this research was to evaluate whether RHR can be considered as an alternative to promote the quantitative stormwater control. For that, a comparative analysis was made between the impact that RHR use generates on micro drainage flows and networks, and the impact generated on a MR containing system. Such analysis was performed through a modeling of a urban watershed from Porto Alegre / RS, with 977 ha, 30.720 standard lots and around 70 km of micro drainage networks. The simulated MRs were designed according to the Decree No. 15.371/06 of the city of Porto Alegre, which aim to control the runoff at the source and it resulted in volumes of 3.13 m³ and 3.75 m³ for rainfall project with return period of 5 and 10 years (CP-CP-TR5 and TR10), respectively, answering to the allowable flow restriction at the lot outlet (VR = 0.624 L / s). The micro drainage networks were designed for both situations, with and without MRs, for CP-TR5 and CP-TR10. For sizing of the RHRs a continuous simulation of 12 years of precipitation data and demands series for non-potable uses data was performed, both with time step equal 5 minutes, resulting in volumes of 5.000, 10.000 and 15.000 liters due to the achieved service guarantee. These volumes of RHRs replaced the MRs and new modeling were performed considering observed rainfall data real from the continuum time series. It was found that the RHRs were not effective to maintain the VR at lots outlet, and the restriction value was exceeded for several times. For the simulated time seriess only the volume of 750 m³ would be appropriate to ensure only one offense within 10 years of simulation. That occurs because must have sufficient volume to store the expected drained volume, without spillage, regardless of the reservoir storage condition. However, if there is a very large storage capacity and demands are comparatively small, the reservoir does not empty. It was found, therefore, that exists an antagonism when trying to use the RHR for two functions: runoff control and water supply for non-potable purposes demand, since the attempt to ensure the fulfillment to the first function prevents the deployment of such large volumes. Overtopping of RHRs to 12 critical simulated events committed the microdrainage networks capacity, generating flooding in the streets along several drainage network ranges. Considering the same 12 critical events and MRs in lots were identified only four overflowing and lower overflows, which ended up committing a lower extent of drainage networks. Therefore, based on analysis of the continuous simulation with RHRs, it was found that it is not possible to consider it an equivalent technique to the MRs for storm water runoff control, unless the reservation volumes are extremely high, which would make its implementation on a few square meters lot impossible. === O crescimento urbano e a ocupação desordenada das cidades têm aumentado a frequência e a severidade das enchentes em áreas urbanas, que ocorrem, principalmente, devido à modificação nas condições naturais de infiltração das águas pluviais, decorrentes do aumento da impermeabilização do solo. Em busca de soluções sustentáveis para mitigar os impactos da urbanização, as políticas públicas vêm incentivando o uso de técnicas compensatórias (TC) para o controle do escoamento superficial. Uma alternativa já difundida em algumas cidades brasileiras é o uso de microrreservatório (MR), que armazena temporariamente os volumes oriundos do escoamento das áreas impermeáveis, esvaziando gradativamente a água armazenada. Paralelamente a essa exigência, a implementação de reservatórios para o aproveitamento da água da chuva (RAAC) com fins não potáveis vem sendo incentivada, com o intuito de reduzir o consumo de água tratada para fins menos nobres e preservar os mananciais. Algumas bibliografias sugerem que além desses benefícios, o RAAC pode ser considerado igualmente uma TC, já que armazenaria o escoamento pluvial, e por essa razão, em algumas cidades onde o MR é exigido, muitas edificações já estão utilizando o RAAC em substituição a este. No entanto, verifica-se uma falta de estudos conclusivos a respeito dos reais benefícios e impactos que a captação da água da chuva e seu aproveitamento têm sobre as redes de microdrenagem pluvial e, especificamente, se esta técnica pode ser considerada como compensatória. Assim, o principal objetivo desta pesquisa foi avaliar se os RAACs podem ser considerados como medidas para o controle quantitativo do escoamento pluvial. Para isso, foi realizada uma análise comparativa do impacto que a sua utilização gera sobre as vazões e redes de microdrenagem, com o impacto gerado em um sistema com MR. A análise foi realizada mediante modelagem matemática de uma bacia hidrográfica urbana da cidade de Porto Alegre/RS, com 977 ha, 30.720 lotes padrão e cerca de 70 km de redes de microdrenagem. Os MRs simulados foram dimensionados de acordo com o Decreto n° 15.371/06 da cidade de Porto Alegre para o controle do escoamento na fonte, resultando em volumes de 3,13 m³ e 3,75 m³, para chuvas de projeto com 5 e 10 anos de período de recorrência (CP-TR5 e CP-TR10), respectivamente, atendendo à vazão de restrição permissível na saída do lote (VR = 0,624 L/s). As redes de microdrenagem foram dimensionadas para as situações que contemplaram os MRs e para a situação sem os MRs, para CP-TR5 e CP-TR10. Para o dimensionamento dos RAACs foi realizada uma simulação contínua de 12 anos de dados de chuvas e série de demandas para fins não potáveis, ambas com intervalo de tempo de 5 minutos, tendo sido determinados os volumes de 5.000, 10.000 e 15.000 litros como os mais adequados para a edificação, em razão da garantia de atendimento atingida. Esses volumes de RAACs substituíram os MRs e novas modelagens foram realizadas considerando tanto eventos de projeto, como as chuvas reais da série contínua. Verificou-se que os RAACs não são eficientes na manutenção da VR na saída dos lotes, sendo que ao longo da série história simulada a mesma foi infringida várias vezes. Para a série histórica simulada apenas um volume de 750 m³ seria adequado para garantir apenas uma infração em 10 anos da simulação. Isso ocorre porque deve haver volume de espera suficiente para armazenar os volumes escoados, sem que haja vertimento, independentemente da condição de armazenamento do reservatório; no entanto, se existe uma capacidade de armazenamento muito grande, e as demandas são comparativamente pequenas, o reservatório não esvazia. Constatou-se, dessa forma, que existe um antagonismo quando se pretende utilizar o RAAC para as duas funções: controle de escoamento superficial e garantia de atendimento à demanda com fins não potáveis, visto que a tentativa de garantir o cumprimento da primeira função inviabiliza a implantação de volumes tão grandes. O extravasamento dos RAACs para 12 eventos críticos simulados comprometeu a capacidade das redes de microdrenagem, gerando armazenamento de água nas ruas ao longo de vários trechos. Considerando os mesmos 12 eventos críticos e os MRs nos lotes foram identificados apenas 4 extravasamentos e menores vazões extravasadas, o que acabou comprometendo uma menor extensão das redes de drenagem. Portanto, com base nas análises da simulação contínua com os RAACs, verificou-se que não é possível considerá-lo uma técnica equivalente aos MRs para o controle do escoamento pluvial, a menos que os volumes de reservação sejam extremamente elevados, o que tornaria impossível a sua implementação em um lote de poucos metros quadrados.