Dependendo da cidade ou estado em que você se encontra, este sistema pode ser chamado de outras formas, todas elas similares. Bacia de contenção de cheias, bacia de amortecimento de cheias ou reservatório de detenção de águas pluviais são exatamente a mesma coisa.
Neste artigo iremos abordar algumas das principais dúvidas sobre este assunto, para que você compreenda com mais clareza a importância destes sistemas. Eles são capazes de reduzir a incidência de enchentes nas cidades, que além de causar destruição e prejuízos financeiros também podem disseminar doenças pela água contaminada.
O que é bacia de contenção de cheias?
A bacia de contenção de cheias é um reservatório temporário para armazenamento da água da chuva. Este reservatório possui um dispositivo de escoamento de baixa vazão, diminuindo a contribuição de água para a drenagem urbana, e um vertedouro que deve garantir a vazão igual a contribuição de entrada do reservatório quando ele está cheio.
Ao longo dos anos, a ocupação desordenada dos grandes centros urbanos, ocasionou a impermeabilização do solo, e a diminuição das calhas dos rios, ocasionando alagamentos nas cidades. As bacias de contenção têm o objetivo de diminuir a vazão de pico das redes de drenagem e rios da cidade. Funcionando como um amortecedor do sistema.
O gráfico abaixo mostra os impactos da urbanização em uma bacia hidrográfica. Os reservatórios de detenção buscam fazer o amortecimento desta curva, para torná-la mais parecida com o hidrograma de uma área não urbanizada.
Fonte: Fonte Hídrica
Tipos de bacias de contenção de cheias
Estas bacias possuem formato semelhante aos reservatórios utilizados para o abastecimento de água potável, podendo ser executadas em alvenaria, em concreto (bastante usual), ou a partir de reservatórios prontos de polietileno. Também podem ser utilizadas grandes galerias enterradas com diminuição na saída, fazendo com que a própria galeria funcione como bacia de detenção.
Existem basicamente dois tipos de bacias de contenção: as bacias de detenção (também chamadas de temporárias) e as bacias de retenção (também chamadas de permanentes).
Bacias de retenção
A bacia de retenção tem um volume permanente de água em seu interior. Possui a vantagem de permitir uma deposição adicional e um tratamento biológico durante os intervalos em que não houver incidência de cheias. Porém, devem ser tomados os devidos cuidados para não haver o desenvolvimento de condições anaeróbias (sem a presença de oxigênio) que irão desenvolver mau cheiro.
Bacias de detenção
A bacia de detenção também é chamada de temporária. Ela não mantém água armazenada no interior do reservatório, e serve apenas para retardar o escoamento das águas.
Como funcionam as bacias de contenção de águas pluviais
Normalmente, os reservatórios de contenção de cheias são formados por uma câmara principal e outra secundária. Estas câmaras são separadas pelo que chamamos de “septo”. Na base do septo existe um orifício regulador de vazão, para que a água escoe de forma controlada e contínua, de uma câmara para a outra, até esvaziar totalmente o reservatório.
O escoamento deve ocorrer obrigatoriamente pela ação da gravidade. Para isso, é necessário que seja prevista uma inclinação do fundo do reservatório.
O septo, além de separar as duas câmaras, funciona como um vertedouro. Caso a câmara principal tenha atingido toda a sua capacidade, a água excedente poderá escoar por cima do septo para a câmara secundária.
Fonte: Thórus Engenharia.
Como dimensionar a bacia de contenção?
Mecanismo de contenção de cheias – Métodos de Cálculo
Muitos municípios utilizam uma simplificação para o cálculo do volume de reserva exigido para o mecanismo. Abaixo exemplificamos este método de cálculo:
Método 1 – Método simplificado
V = K x A x i x t
Em que:
V = Volume útil do tanque, em metros cúbicos;
A = Área impermeabilizada do lote, em metros quadrados;
i = intensidade pluviométrica a ser calculada para a localidade do empreendimento, em metros/minuto*;
*Para o cálculo do i é necessário utilizar a equação de chuvas da localidade, e recomenda-se a utilização dos seguintes parâmetros:
Período de retorno: 25 anos
Duração da chuva: 60 minutos
t = tempo de concentração, em minutos;
* é o tempo que a primeira gota de chuva leva para sair do ponto mais afastado da bacia até o ponto de descarte, os métodos de cálculo para estimar o tempo levam em conta uma declividade mínima e a distância diagonal dos lotes. Neste método simplificado, costuma-se adotar o valor de 60 minutos para o t
K = constante adimensional, arbitrada entre 0,15 e 0,20*.
*normalmente utilizado o valor mais conservador de 0,20
Os cálculos do volume de contenção são amplamente estudados para todos os tamanhos de bacia em que o dispositivo será aplicado. Esta simplificação apresentada acima reduz muitas variáveis a uma fórmula simples, e tem como resultado um valor coerente, porém com distorções consideráveis. Apresentamos ele devido ao fato de algumas prefeituras o utilizarem como método oficial.
Método 2 – Completo
Para uma estimativa mais precisa do volume necessário para o dispositivo de contenção, é necessário trabalhar com a vazão de pré-urbanização e a vazão de pós-urbanização.
Para a determinação das vazões utilizamos o método racional, através da seguinte fórmula (esta fórmula foi utilizada para a construção do método simplificado apresentado acima).
Vazões de Contribuição Pré e Pós-Urbanização
Qpré = Cpré x i x A
Qpós = Cpós x i x A
Em que:
Qpré = vazão de contribuição da área no cenário de pré-urbanização (m³/h);
Qpós = vazão de contribuição da área no cenário de pós-urbanização (m³/h).
Determinação de vazões:
C = coeficiente de escoamento superficial*;
*O coeficiente deve ser estudado em cada caso, mas de maneira simplificada podemos adotar os seguintes valores:
Cpré-urbanização = 0,25
Cpós-urbanização = 0,84
i = intensidade pluviométrica a ser calculada para a localidade do empreendimento, em metros/minuto;
A = área, em m².
Intensidade pluviométrica
A intensidade é a mesma para o cálculo das vazões de pré e pós-urbanização, ela deve ser calculada de acordo com a equação de chuvas da localidade e sugere-se a adoção dos seguintes parâmetros:
- Período de retorno: 5 anos;
- Duração da chuva: deve ser adotado o mesmo valor calculado para o tempo de concentração da bacia.
Tempo de concentração da bacia
tc = ts + 10min.
Em que:
tc = Tempo de concentração da bacia, em min;
ts = Tempo do escoamento superficial, em min, calculado através da fórmula:
Sendo:
L = a maior lateral do lote, em km;
(por exemplo:em um lote de 20mx30m, o valor de L deve ser 30m, ou 0,03km)
S = declividade média, em m/m;
(utilizar o valor de 0,01, referente a uma declividade de 1%)
p = a porcentagem da área permeável da bacia.
(utilizar o valor 0, considerando as altas taxas de impermeabilização dos empreendimentos)
Determinação dos volumes de máximo de mínimo:
A determinação do volume mais econômico e que respeite diretrizes mínimas estabelecidas é uma análise complexa, pois envolve o estudo da variação de vazão da saída em relação com o volume do reservatório ao longo do tempo.
Passaremos aqui a análise dos volumes de máximo e mínimo, que seguem as seguintes diretrizes:
Volume mínimo
No mínimo, devemos reservar o suficiente para absorver a diferença entre as vazões de pré e pós urbanização durante a duração da chuva determinada. Este se refere a um valor mínimo, visto que o orifício regulador de vazão, calculado para despejar a vazão de pré-urbanização, não atuará em sua máxima capacidade desde o início do enchimento do reservatório.
Vmin = (Qpós – Qpré) x t
Em que:
Vmin = Volume mínimo do reservatório, em m³;
Qpós = Vazão de pós-urbanização, em m³/h;
Qpré = Vazão de pré-urbanização, em m³/h;
t = Duração da chuva, em horas.
Volume máximo
O volume máximo serve como indicador para o reservatório não possuir dimensões desnecessárias. Ele é calculado para comportar toda a vazão de pós-urbanização ao longo da duração da chuva.
Vmax = (Qpós) x t
Sendo:
Vmax = Volume máximo do reservatório, em m³;
Qpós = Vazão de pós-urbanização, em m³/h;
t = Duração da chuva, em horas.
A determinação do volume exato passa por métodos de simulação que devem ser estudados com cautela a fim de encontrarmos o menor volume possível que atenda com segurança a demanda de vazão gerada pela construção do empreendimento no tempo de chuva calculado.
Diâmetro e vazão do orifício
O último elemento a ser calculado é o diâmetro do orifício regulador, que tem como objetivo despejar, no máximo, a vazão de pré-urbanização na rede pluvial pública.
Para determinar a vazão de saída do orifício a seguinte fórmula é utilizada:
Em que:
Qs = Vazão de pré-urbanização, em m³/s
Cd = coeficiente de descarga do orifício, adimensional;
*utilizar 0,6 referente a orifícios com cantos vivos
A = seção do orifício, em m²;
g = aceleração da gravidade: 9,81 m/s²;
h = é a altura da lâmina d’água acima do eixo central do orifício, em m.
Abaixo nós tabulamos os diâmetros comerciais, e suas vazões em função da altura de lâmina d’água. Consideramos para esta tabela o tubo marrom soldável. Para alturas diferentes a vazão pode ser calculada pela fórmula.
O diâmetro a ser escolhido deve ser o que contém a vazão mais próxima do Qpré-urbanização.
Os cálculos do segundo método apresentado foram adaptados do trabalho de dissertação MÉTODO PARA DIMENSIONAMENTO EFICIENTE DE RESERVATÓRIOS DE CONTENÇÃO DE CHEIAS PARA A CIDADE DE CURITIBA-PR, do autor RICARDO CESAR CONRADO DE SOUZA. O download da dissertação encontra-se disponível no link: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3105
Cuidados com a execução
A condição ideal para o funcionamento da bacia de detenção é quando é possível escoar a água da câmara secundária até a galeria de águas pluviais apenas pela gravidade, sem a necessidade de bombeamento.
Para que isso seja possível, a cota da linha da base da tubulação de ligação (também conhecida como geratriz inferior) até a galeria pluvial precisa estar mais baixa que a tubulação de entrada no reservatório.
Mesmo nas situações onde é possível direcionar a vazão de saída da bacia por gravidade até a galeria, é recomendado que seja prevista uma tubulação de extravasamento. A cota da sua geratriz inferior também deverá estar abaixo da tubulação de entrada.
Caso não seja possível que este escoamento ocorra por gravidade, é possível recalcar a água na câmara secundária para a tubulação de ligação à galeria, utilizando bombas submersíveis para fazer a elevação da água armazenada.
Não é recomendável executar a ligação da bacia de detenção à galeria que não permita o escoamento da água por gravidade.
Também é interessante utilizar dispositivos de proteção para bloquear a entrada de sedimentos e resíduos no reservatório.
Quando é preciso prever uma bacia de contenção de cheias em meu edifício?
A maioria das cidades brasileiras não possuem uma legislação específica para determinar os casos em que será necessário prever este sistema de contenção de cheias em seu empreendimento. Porém, as principais capitais e algumas outras grandes regiões metropolitanas passaram a adotar esta medida.
Portanto, ao elaborar um estudo arquitetônico para um novo empreendimento, procure se informar se haverá necessidade de prever este sistema em seu edifício e procure um profissional capacitado para calcular e lhe informar as dimensões necessárias para este reservatório.
A Thórus é uma empresa especializada em desenvolver projetos de instalações prediais para edifícios, e poderá prestar toda a assistência que você precisa para este projeto.
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