INSTITUTO POLITÉCNICO METROPOLITANO DE ANGOLA
ADILSON LUKENY CAMILO CAMBIETE
ANÁLISE HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA PARA O
REDIMENSIONAMENTO DA BACIA DE RETENÇÃO DO TALATONA
LUANDA
2021
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Análise de Bacias de Retenção: Impermeabilização dos Solos e Risco de Enchentes, Resumos de Hidráulica
Este trabalho apresenta uma análise de uma bacia de retenção, o talatona, localizada na bacia hidrográfica de vanan. O estudo aborda o funcionamento global do sistema de drenagem, a integração paisagística e a exequibilidade socioeconômica. O objetivo é estudar o comportamento da bacia em tempos de forte precipitação e identificar a insuficiência de retenção das águas. Os procedimentos de pesquisa se focaram em entrevistas, análise de documentos, pesquisas de campo e revisões bibliográficas. A análise de dados será feita com a ajuda de uma especialista, e com os dados e resultados da pesquisa demonstrou-se que a bacia em estudo não cumpre com vários parâmetros técnicos, e em função disso fez-se recomendações para melhorias da mesma em trabalhos futuros.
Tipologia: Resumos
2020
1 / 60
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INSTITUTO POLITÉCNICO METROPOLITANO DE ANGOLA
ADILSON LUKENY CAMILO CAMBIETE
ANÁLISE HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA PARA O
REDIMENSIONAMENTO DA BACIA DE RETENÇÃO DO TALATONA
LUANDA
ADILSON LUKENY CAMILO CAMBIETE
ANÁLISE HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA PARA O
REDIMENSIONAMENTO DA BACIA DE RETENÇÃO DO TALATONA
Trabalho de fim de curso apresentado ao Instituto Politécnico Metropolitano de Angola como requisito parcial para a conclusão da Licenciatura em Engenharia Civil sob orientação da Eng.ª Civil, MSC Prof.ª Tatiana Da Encarnação Casaca. LUANDA 2021
Dedico este trabalho a Deus, aos meus pais e toda minha família, pois sem eles jamais conseguiria trilhar esse caminho durante os anos de formação. Aqueles que de forma directa ou indirecta deram o seu contributo moral para a realização deste trabalho.
Agradecimentos Agradeço acima de tudo a Deus pela protecção, saúde e orientação, durante a formação permitindo assim que no tempo Dele tudo acontecesse segundo Sua vontade, agradeço também aos meus pais, por me terem trazido ao mundo, pelo apoio emocional e financeiro aos meus irmãos pelo companheirismo, aos meus colegas pelo apoio, aos professores pela excelência naquilo que foi a transmissão de conhecimentos. Para a execução desse trabalho agradeço a orientadora Tatiana Casaca pelo tempo investido para a conclusão desse trabalho, ao Coordenador do curso Deodósio Kakinda pela disponibilidade em ajudar sempre durante a execução do mesmo, ao Engº. Mamissa Nzengani, que apesar de não se encontrar mais na universidade, ainda assim se disponibilizou em ajudar na elaboração do trabalho, agradeço também ao corpo da administração municipal do Talatona pela disponibilização de informações que ajudaram a elaborar o trabalho, a minha Namorada pelo apoio durante o processo de execução do mesmo e a todos que directa ou indirectamente ajudaram para alcançar esse objectivo.
RESUMO
Bacias de amortização de cheias são elementos que visam ajudar a controlar os picos de vazão na perspectiva de evitar cheias. Neste trabalho realizou-se uma análise para cálculos hidrológicos e hidráulicos, necessários para o redimensionamento de bacias de retenção, a área de estudo delimita-se na bacia de retenção do talatona, analisou-se o funcionamento global do sistema de drenagem, a integração paisagística e a exequibilidade socioeconómica, estudando o comportamento da bacia em tempos de forte precipitação, levantamento do estado actual da mesma e particularmente a insuficiência de retenção das águas, os procedimentos de pesquisa se focaram em entrevistas, análise de documentos, pesquisas de campo e revisões bibliográfica, sendo que analise de dados será feita com a ajuda de uma especialista, e com os dados e resultados da pesquisa demonstrou-se que a bacia em estudo não cumpre com vários parâmetros técnicos, e em função disso fez-se recomendações para melhorias da mesma em trabalhos futuros. PALAVRAS-CHAVE: Análise hidrológica e hidráulica. Bacias de retenção. Rede de drenagem pluvial.
ABSTRACT
Flood amortization basins are elements that aim to help control peak flow in the perspective of avoiding floods. In this work, an analysis was carried out for hydrological and hydraulic calculations, necessary for the redimensioning of retention basins, the study area is delimited in the Talatona retention basin, the overall functioning of the drainage system, the landscape integration was analyzed. and socio-economic feasibility, studying the behavior of the basin in times of heavy rainfall, surveying its current status and particularly the insufficiency of water retention, the research procedures focused on interviews, document analysis, field research and bibliographical reviews , with the data analysis being carried out with the help of a specialist, and with the data and results of the research, it was demonstrated that the basin under study does not comply with several technical parameters, and as a result, recommendations were made for improvements to it. in future work. KEYWORDS: Hydrological and hydraulic analysis. Retention basins. Rainwater drainage network.
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Valores médios do coeficiente C da fórmula racional – Áreas Urbanas (Chow 1964). ........................................................................................................................................ 37 Tabela 2.2 - Valores médios do coeficiente C da fórmula racional Áreas agrícolas. ............... 38 Tabela 2.3 – Velocidades máximas sugeridas em função do tipo de solo adaptado. ............... 39 Tabela 3.1: Dados da bacia hidrográfica, e a da bacia de retenção .......................................... 45 Tabela 3.2: Dados para o dimensionamento da secção do canal. ............................................. 45
1. CAP I - CONSIDERAÇÕES GERAIS. EFEITOS DA URBANIZAÇÃO
2. CAP II - MÉTODOS DE CÁLCULOS HIDROLÓGICOS E
HIDRÁULICOS PARA REDIMENSIONAMENTO DE BACIAS DE RETENÇÃO.
- Figura 1.1-Ciclo Hidrológico........................................................................................
- Figura 1.2- Bacia de retenção do Coelho (Luanda).
- Figura 1.3- Bacia de retenção utilizadas para diferir os caudais de ponta (Portugal)...
- Figura 1.4- Bacia de retenção para uso recreativo.
- Figura 1.5 – Bacia de retenção com enriquecimento de paisagem.
- Figura 1.6 – Bacia de retenção: a) em série; b) em paralelo.
- Figura 1.7 – Bacia de retenção a céu aberto.
- Figura 1.8 – Bacia de retenção enterrada.
- Figura 1.9 – Bacia Seca.
- Figura 1.10 – Bacia com nível de água permanente.
- Figura 1.11 – Galeria de águas pluviais........................................................................
- Figura 1.12 – Aqueduto composto por anéis de betão..................................................
- Figura 1.13 – Canal de Extravasor
- Figura 1.14 – Vista frontal da secção geométrica de um canal
- Figura – 2.1 Secção rectangular....................................................................................
- Figura 3.1 – Localização geográfica da bacia de retenção.
- Figura – 3.2 Secção transversal do extravasor
- apêndice - 1: Via S4B alagada devido o transbordo da bacia.
- apêndice - 2: Bacia após o transbordo de água.
- apêndice - 3: Zona alagada devido o transbordo da bacia.
- apêndice - 4: Via S15 alagada devido o transbordo da bacia.
- apêndice - 5: Via S15 alagada devido o transbordo da bacia com carro preso.
- apêndice - 6: Via S15 em tempos secos........................................................................
- apêndice - 7: Bacia de retenção em tempo de seca.
- apêndice - 8: Bacia de retenção em tempos secos.
- apêndice - 9: Delimitação da área de intervenção.
- apêndice - 10: Mapa de elevação, para hipótese 1.
- apêndice - 11: Mapa de elevação, para hipótese 2.
- apêndice - 12: Localização do espaço para aplicação da bacia enterrada.
- diferimento Anexo 1: Carta de pesquisa remetida a administração municipal do Talatona com carimbo de
- Anexo 2: Divisão da bacia hidrográfica a norte do Talatona
- Anexo 3: Dados de TR para estruturas de drenagem São Paulo
- de revestimento das paredes dos canais. Anexo 4: Valores de coeficiente de rugosidade n da fórmula de Manning, para distintos tipos
- Anexo 5 : Rede de drenagem de águas pluviais
- Anexo 6: Bombas submersíveis inoperantes
- INTRODUÇÃO
- NA DRENAGEM PLUVIAL.
- EXPANSÃO URBANA
- SOLUÇÕES ALTERNATIVAS DE GESTÃO DE ESCOAMENTO
- 1.2.1 SOLUÇÕES ESTRUTURAIS
- 1.2.2 SOLUÇÕES NÃO ESTRUTURAIS
- BACIAS DE RETENÇÃO
- 1.3.1 DESCRIÇÃO GENÉRICA DO SEU MODO DE FUNCIONAMENTO
- 1.3.2 FINALIDADE
- 1.3.3 PROTECÇÃO DO MEIO AMBIENTE.
- 1.3.4 TIPOS DE BACIA
- 1.3.5 SELECÇÃO DO TIPO DE BACIA
- 1.3.6 DISPOSIÇÕES TÉCNICAS
- 1.3.7 FASES DO PROJECTO
- CANAIS HIDRÁULICOS
- 1.4.1 CLASSIFICAÇÃO DOS CANAIS
- 2.1 DIMENSIONAMENTO HIDROLÓGICO
- 2.1.1 CAUDAL DE PONTA DE CHEIA
- 2.1.2 MÉTODO RACIONAL
- 2.2 DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO
- 2.2.1 VELOCIDADES MÍNIMAS
- 2.2.2 VELOCIDADES MÁXIMAS
- CAP III – APLICAÇÃO PRÁTICA NO CASO DE ESTUDO
- 3.1 SISTEMA DE DRENAGEM DAS ÁGUAS PLUVIAIS
- INTENSIDADE 3.2 ESTADO DA BACIA EM TEMPOS DE CHUVAS DE GRANDE
- 3.3 DELIMITAÇÃO DO PROBLEMA
- 3.4 DIMENSIONAMENTO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO
- 3.1.1 DIMENSIONAMENTO HIDROLÓGICO
- 3.1.2 DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO
- CONCLUSÃO
- RECOMENDAÇÕES FUTURAS
- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- APÊNDICES
- ANEXOS
P á g i n a | 16 alagamentos nas áreas adjacentes e até mesmo a ocorrência de prejuízos que vão desde perdas de bens materiais até situações que colocam em risco a vida humana. Tudo porque foi identificado um índice de expansão urbana desenfreado na cidade capital. Hipóteses Com base o problema descrito no item anterior, resultante do trabalho resultante do estudo de campo formulam-se as hipóteses que se seguem:
- Área da bacia insuficiente para reter o volume de água resultante das descargas pluviais.
- Ausência de um canal hidráulico com propósito de evacuar as águas pluviais que aí incidem e resultam no transbordo da bacia.
- Ausência ou insuficiência no Grupo de bombas referentes ao sistema de sucção das águas. Objectivos Com base no problema, delinearam-se os seguintes objectivos a atingir: Objectivo geral Analisar bacias de retenção para cálculos hidrológicos e hidráulicos necessários para redimensionamento, e dessa forma evitar o transbordo da bacia de retenção. Objectivos específicos
- Analisar o funcionamento global do sistema de drenagem, a integração paisagística e exequibilidade socioeconómica da bacia em estudo.
- Apresentar um relatório sobre a situação actual da bacia de retenção do talatona.
- Elaborar recomendações de melhoria nos aspectos de retenção das águas em tempos de fortes descargas pluviométricas. Justificativa Com a elaboração desse projecto cria-se uma base de análise para a exequibilidade de bacias de retenção que visa propor recomendações para os problemas relativos ao transbordo de água na bacia evitando assim o condicionamento de vias de transito resultante do alagamento das mesmas, inundações nas residências das áreas adjacentes, criação de condições propícias
P á g i n a | 17 para a proliferação de agentes patológicos como mosquitos, répteis entre outros factores que acabam colocando em perigo a vida humana, de um modo geral o projecto mostra-se essencial para despertar a importância do desenvolvimento de um projecto de requalificação da bacia de retenção do caso de estudo. Metodologia Os métodos utilizados para a elaboração deste estudo estão descritos a seguir:
- Pesquisa bibliográfica Na pesquisa bibliográfica fez-se consultas em diversos livros relacionados ao dimensionamento de bacias de retenção, métodos de controle de cheias e dissertações de mestrado.
- Pesquisa descritiva Neste tipo de pesquisa fez-se um estudo na zona de intervenção e chegou-se e verificou- se que o dispositivo de amortecimento de cheias é uma bacia de retenção.
- Pesquisa de campo Fez-se a recolha de solo, estado actual do sistema de evacuação das águas na zona de intervenção para assim fazer a sua caracterização.
P á g i n a | 19 Expansão urbana “Planejar ou gerenciar sistemas de drenagem urbana envolve administrar um problema de alocação de espaço.” Canholi (apud SHEAFFER e WRIGHT, 1982). A urbanização desordenada e uso inadequado do solo provocam a redução da capacidade de armazenamento natural do escoamento que por consequência natural encontrará outros locais para ocupar. (CANHOLI, 2014). As alterações causadas pela urbanização em um ambiente natural podem se verificar a partir da análise do ciclo hidrológico. Qualquer meio natural tem sua forma determinada principalmente pela acção das águas entre outros condicionantes físicos. As águas pluviais são dissipadas através da evapotranspiração, infiltração e escoamento superficial.(BARBOSA, 2006). Com o passar do tempo os centros populacionais vão se expandindo a partir das periferias, provocando assim possíveis inundações nas zonas centrais dos aglomerados urbanos em tempos de grandes precipitações. A razão se finda no facto da rede de drenagem concebida inicialmente, não estar preparada para fazer face aos novos caudais de ponta causados pela expansão urbana. (MATIAS, 2006). Com o crescimento dos centros urbanos, todos estes processos são reduzidos drasticamente, o que faz aumentar o escoamento, encurtando o seu tempo de concentração, causando graves reflexos nos cursos de drenagem natural, provocando erosão, assoreamento e enchentes.(BARBOSA, 2006). 1.1.1 Impermeabilização dos solos As cheias costumam aumentar a sua frequência e amplitude devido a impermeabilização superficial causada pela ocupação do solo resultante da expansão urbana, mas também devido a construção nos vales, o desenvolvimento urbano pode, ainda, constituir obstáculo ao escoamento, por meio de construções de aterros e pontes, drenagens inadequadas e obstruções diversas. (BINHANÇA, 2006) Historicamente os engenheiros responsáveis pela drenagem urbana tentaram solucionar o problema da perda do armazenamento natural, causando um aumento na velocidade dos escoamentos com obras de canalização. A aceleração dos escoamentos resultou na transferência do problema de redução de espaços naturais para a jusante, ou seja, quanto menor o tempo de concentração, maior o pico de vazão a jusante. Isso com frequência resulta na inundação em zonas que anteriormente não sofriam de tais problemas. (CANHOLI, 2014).
P á g i n a | 20 “As enchentes aumentam a sua frequência e magnitude não só devido a impermeabilização causada pela ocupação do solo, mas também devido a construção a rede de colectores de águas pluviais, que acelera o encaminhamento das águas para os vales.” (MATIAS, 2006). 1.1.2 Consequências da impermeabilização dos solos A impermeabilização, compactação e regularização dos solos urbanos, leva ao aumento da parcela que corresponde ao escoamento superficial, uma vez que num solo em estado natural, importantes fenómenos conduzem a absorção de água. Gerando impactos consideráveis no ciclo hidrológico natural, pois diminui a evapotranspiração^2 , devido ao desmatamento, e aumenta o escoamento superficial, o que intensifica processos de erosão e assoreamento de corpos de água o que diminui o volume de capacidade de infiltração, resultando no decréscimo na quantidade de água armazenada no solo, tudo se deve ao facto de grande parte da água escoa- se superficialmente. Rosa, (apud TUCCI, 2003). 1.1.3 Impactos da drenagem pluvial urbana Segundo Vieira (apud Marques, et al., 2013). Além da alteração de uso e ocupação dos solos, a drenagem pluvial urbana vem para substituir, parte do ciclo natural da água, particularmente falando da transferência pelos sistemas de drenagem pluvial urbana utilizando uma filosofia “tout l’ egout”, consiste em escoar a água precipitada o mais rapidamente, sem qualquer preocupação com a retenção dos volumes escoados dos picos de caudais amplificados pela impermeabilização das zonas urbanas a, montante, que induz sérios problemas a jusante tais como: ▪ A criação de linhas de águas artificiais, como colectores ou canais, com materiais com baixo coeficiente de rugosidade, como o betão ou aço, e o aumento da declividade dos terrenos, induzem a altas velocidades de escoamento. ▪ É também comum a inundação localizada devido à diminuição da secção de escoamento, pelo estreitamento dos cursos de água por colunas de pontes, passagens hidráulicas incompatíveis com os caudais, afluentes, vias de comunicação e em geral pela ocupação da área de inundação das linhas de água. (^2) Evapotranspiração: A evaporação é um processo pelo qual a água passa do estado líquido para o gasoso de maneira lenta e gradual, a uma temperatura inferior à de ebulição.