Diapositivo 1 - Gestão de Águas Pluviais
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Gestão de Águas Pluviais num Edifício Apresentação do Projecto de Investigação Mestrado Integrado de Engenharia do Ambiente Tiago José e Silva 28 de Julho •Motivação Introdução •Sistemas de Certificação •Modelo Hidrológico •Sistemas de Gestão de Águas Pluviais •Créditos Relevantes Abordagem •Modelação •Avaliação Económica Resultados Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 •Motivação Introdução •Sistemas de Certificação •Modelo Hidrológico •Sistemas de Gestão de Águas Pluviais Abordagem Resultados Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Motivação Águas Pluviais •Problema Urbano devido ao aumento da Impermeabilização das Superfícies •Fragmentação do Ciclo Hidrológico •Falta de gestão adequada contribui para aumento da frequência de Inundações Repentinas •Escoamento Superficial gerado assume-se com veículo de transporte e contaminantes Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Motivação Águas Pluviais Evolução Repartição Precipitação com Impermeabilização da Superfície Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Motivação Introdução Centro Urbanos Edifícios Impactes Ambientais Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Motivação Introdução Centro Urbanos Impactes Ambientais: •Alteração no uso do solo •Pressão sobre recursos •Materiais •Energia •Água •Geração de Resíduos e Efluentes Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Sistemas de Certificação Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Sistemas de Certificação Leedership in Energy & Environmental Design Building Research Establishment Environmental Assessement Method •Sistemas de Certificação/Avaliação Ambiental surgem para: oAvaliar oReconhecer oCertificar •Abordagem a diferentes tipos de Edifícios, desde Habitações a Escritórios, de Novos a já Existentes. Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Sistemas de Certificação Leedership in Energy & Environmental Design Building Research Establishment Environmental Assessement Method •Sistemas de aplicação voluntária •Classificam Edifícios consoante o seu Impacte Ambiental •Apresentam Créditos agrupam-se em diversas Áreas De Temáticas, alusivas aos diversos Impactes Ambientais •Objectivo de diminuir as interacções das construções com o ambiente natural Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Sistemas de Certificação Sustainable sites Sustainable Sites Management Water Efficiency Health and Well Being Energy And Atmosphere Energy Materials And Resources Transport Indoor Environmental Quality Water Innovation And Design Process Materials and Waste Land Use and Ecology Wast Pollution Pollution Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Sistemas de Certificação Sustainable sites - SS Pollution - Pol Stormwater Design – SSc 6 Flood Risk – Pol 5 Quantity Control – SSc 6.1 Quality Control – SSc 6.2 Gestão de Águas Pluviais num Edifício Minimizing Courswater Pollution – Pol 6 28 de Julho de 2009 Modelo Hidrológico Introdução Modelo de Perdas do SCS-CN •Determina o excesso de precipitação - Pe (P Ia ) Pe (P Ia S ) 2 P – Precipitação (mm) I a – Perdas Iniciais (mm) S – Potencial de Retenção Superficial (mm) Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Modelo Hidrológico Modelo do Hidrograma Unitário SCS 1000 L 9 CN 1900 S m0,5 0 ,8 100 tc ( SCS ) 0,30480,8 tc – Tempo de concentração (min) L – Comprimento do curso de água (m) Sm – Declive médio (%) CN – Curve Number Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Modelo Hidrológico Introdução Modelo do Hidrograma Unitário SCS D t p tlag 2 c A qp tp tlag – Tempo de atraso (h) ~ 0,6 tc D – Duração da precipitação útil ~ 0,133 tc qp – Caudal de ponta (m3/s) Pe c 4,8 A – Área (km2) tp - Tempo para a ponta do HU (h) Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Sistemas de Gestão de Águas Pluviais •Coberturas Ecológicas • + TF • + Algibe •Infiltração/Percolação Fonte: INTEMPER •Retenção/Detenção Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução •Créditos Relevantes Abordagem •Modelação •Avaliação Económica Resultados Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Créditos Relevantes LEED - Leadership in Energy and Environmental Design SSc 6.1 – Quantity Control Requisitos •Opção 1 – Impermeabilidade ≤ 50% Prevenir aumento do Caudal de Pico e Volume de Escoamento Superficial •Opção 2 – Impermeabilidade > 50% Redução em 25% do Caudal de Pico e Volume de Escoamento Superficial Evento de Precipitação •Período de Retorno de 1 e 2 anos •Duração 24h Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Créditos Relevantes LEED - Leadership in Energy and Environmental Design SSc 6.2 – Quality Control Requisitos •Promover Infiltração, Recolha e Tratamento de 90% da Precipitação média anual •Remover 80% dos Sólidos Suspensos Totais Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Créditos Relevantes BREEAM - BRE Environmental Assessment Method Pol 5 – Flood Risk Requisitos (Crédito Extra) •Manutenção do Caudal de Pico de Escoamento Superficial Evento de Precipitação •Período de Retorno de 1 e 2 anos •Duração 60 minutos* Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Créditos Relevantes BREEAM - BRE Environmental Assessment Method Pol 6 – Minimizing Watercourse Pollution Requisitos •Reduzir a carga de contaminação em sólidos, metais pesados, químicos e óleos •Utilizar sistemas de prevenção de poluição recomendados Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem SSc 6.1 Pol 5 SSc 6.2 Pol 6 Gestão de Águas Pluviais num Edifício Créditos Relevantes Modelação Hidrológica Determinação do Volume de Armazenamento 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Modelação Caracterização Objecto de Estudo Caso Real Parque de Estacionamento “Pre-Development” Hipótese 1* Gestão de Águas Pluviais num Edifício Baldio 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Modelação Caracterização Objecto de Estudo Caso Real Hipótese 1 “Post-Development” Hipótese 2 Hipótese 3 Hipótese 4 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Modelação Procedimento •Modelação 1: tempo concentração •Modelação 2: tempo previsto no LEED e BREEAM Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Modelação Abordagem Procedimento 1.Evento de Precipitação de Projecto a) Curvas IDF Frequência ou Tempo de Retorno – T (anos) i at Intensidade de Precipitação (mm/h) Gestão de Águas Pluviais num Edifício b Duração do Evento (min) 28 de Julho de 2009 Introdução Modelação Abordagem Procedimento 2. Determinação do tc: a) L como sendo a maior medida do edifício = 101 m b) Sm = 2 % tc 100 0,30480,8 1000 L0,8 9 CN 0,5 1900 S m tc (min) “Pre-Development” “Post-Development” Caso real Hipótese 1* Caso Real 3,6 13,8 4,3 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Modelação Procedimento 3. Distribuição da Precipitação - Técnica de Huff t/td 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 1 0,000 0,063 0,178 0,333 0,500 0,620 0,705 0,760 0,798 0,830 0,855 0,880 0,898 0,915 0,930 0,944 0,958 0,971 0,983 0,994 1,000 Pt/Ptot for Quartile 2 3 4 0,000 0,000 0,000 0,015 0,020 0,020 0,031 0,040 0,040 0,070 0,072 0,055 0,125 0,100 0,070 0,208 0,122 0,085 0,305 0,140 0,100 0,420 0,155 0,115 0,525 0,180 0,135 0,630 0,215 0,155 0,725 0,280 0,185 0,805 0,395 0,215 0,860 0,535 0,245 0,900 0,690 0,290 0,930 0,790 0,350 0,948 0,875 0,435 0,962 0,935 0,545 0,974 0,965 0,740 0,985 0,985 0,920 0,993 0,995 0,975 1,000 1,000 1,000 t/td 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 P/Ptot 0,000 0,063 0,178 0,333 0,500 0,620 0,705 0,760 0,798 0,830 0,855 0,880 0,898 0,915 0,930 0,944 0,958 0,971 0,983 0,994 1,000 28 de Julho de 2009 Introdução Modelação Abordagem Procedimento 4.Determinação da Precipitação Efectiva e Perdas Contínuas ( P) 2 Pe (P S ) t (min) P (mm) ΔP (mm) 0,00 0,00 0,000 0,30 0,36 0,364 0,60 1,03 0,665 0,89 1,92 0,896 1,19 2,89 0,965 1,49 3,58 0,694 1,79 4,08 0,491 2,09 4,39 0,318 2,39 4,61 0,220 2,68 4,80 0,185 2,98 3,28 3,58 3,88 4,17 4,47 4,77 5,07 5,37 5,67 5,96 4,94 5,09 5,19 5,29 5,38 5,46 5,54 5,61 5,68 5,75 5,78 0,145 0,145 0,104 0,098 0,087 0,081 0,081 0,075 0,069 0,064 0,035 5,78 Gestão de Águas Pluviais num Edifício Pe (mm) 0,000 0,024 0,170 0,521 1,035 1,465 1,794 2,015 2,172 2,306 2,412 2,520 2,597 2,671 2,737 2,799 2,860 2,918 2,972 3,021 3,048 ΔPe (mm) Perdas Continuas (mm) ΔPerdas Continuas (mm) 0,000 0,000 0,000 0,0239 0,340 0,3403 0,1465 0,859 0,5183 0,3508 1,404 0,5452 0,5134 1,856 0,4520 0,4304 2,119 0,2633 0,3287 2,282 0,1626 0,2216 2,378 0,0963 0,1568 2,441 0,0629 0,1342 2,492 0,0508 0,1061 0,1072 0,0778 0,0740 0,0656 0,0616 0,0619 0,0577 0,0535 0,0492 0,0269 3,048 53% 2,530 2,567 2,594 2,618 2,639 2,658 2,677 2,695 2,711 2,725 2,733 5,78 Perdas P Pe 0,0384 0,0373 0,0262 0,0243 0,0211 0,0194 0,0191 0,0174 0,0159 0,0144 0,0078 2,733 47% 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Modelação Procedimento 5. Determinação do Hidrograma a) Modelo do Hidrograma Unitário do SCS (km2) (min) tc (h) Pe (mm) d (h) A tlag tp C qp V (h) (h) (m3/s) (l/s) (m3) (l) 0,00338 3,58 0,06 3,05 0,008 0,036 0,040 0,635 0,054 53,99 0,00286 2,86 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Volume de Armazenamento Procedimento 1. Série de Precipitação 10 anos (mínimo) 2. Ordenar os Eventos de Precipitação por ordem crescente 3. Associar uma Probabilidade de Ocorrência a cada valor 4. Traçar a Curva de Probabilidade de Ocorrência de Eventos Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Volume de Armazenamento Procedimento Determinação da Curva de Probabilidade de Eventos de Precipitação 90% dos eventos Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Volume de Armazenamento Procedimento P Rv A Vr 1000 Rv 0,05 0.009 I Vr – Volume de Armazenamento (m3) P – Precipitação Equivalente (mm) Rv - Coeficiente Volumétrico de Escoamento A – Área (km2) I – Percentagem de Impermeabilização Precipitação Equivalente a 90% dos eventos Fonte: MSWDM 2000 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Avaliação Económica Sistemas de Gestão de Águas Pluviais •Cobertura Ecológica • + TF • + Algibe Cobertura Ecológica Ecológico Ecológico Algibe Simples Custo €/m2 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 86,41 75,56 Cobertura Normal Caso Algibe TF Real 46,06 35,2 1 34,22 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Avaliação Económica Sistemas de Gestão de Águas Pluviais •Infiltração/Percolação •Wavin •Aquacell •Q-Bic •Ambidrain •Q-Block •Graf •Rain-Block •Túnel de Infiltração •Herkules Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Avaliação Económica Sistemas de Gestão de Águas Pluviais •Infiltração/Percolação Custo (€) Equipamentos Wavin Aquacell Q-bic m3 Und. 291,8 58,96 260 112,32 A1 Q-Block A2 B1 328,32 200 B2 Rain-Block Graf Gestão de Águas Pluviais num Edifício 164,16 164,16 82,08 300 90 Túnel 206,7 62 Herkules 293,8 470 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Avaliação Económica Sistemas de Gestão de Águas Pluviais •Retenção/Detenção •Tanque de Betão •Hydrosystem 1000 •Filtro Industrial Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Avaliação Económica Sistemas de Gestão de Águas Pluviais •Retenção/Detenção Tanque betão Solução Hydrosystem 1000 Filtro Industrial Gestão de Águas Pluviais num Edifício Custo (€) Tanque Sistema (m3) (und) 55,4 6096 3779,5 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Principais Resultados Avaliação Económica Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 1 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 1 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 1 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 1 CR H1* Hi Gestão de Águas Pluviais num Edifício “Post-Development” CR H1 H3 H4 V m3 5,5 2,1 1,6 2,4 V adoptado m3 6 3 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 – LEED Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 – LEED CR CR “Pre-Development” “Post-Development” V m3 191 168 144 Redução 25% Excesso de 25 m3 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 – LEED Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 – LEED Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 – LEED Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 – BREEAM Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 – BREEAM Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 – BREEAM Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Modelação 2 “Post-Development” CR H1 * LEED Hi Gestão de Águas Pluviais num Edifício BREEAM CR H1 H3 H4 62 49 70 V m3 116 V adoptado m3 115 V m3 28 V adoptado m3 30 60* 10 70 7 12 15 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Determinação do Volume de Armazenamento Precipitação (mm) Número de eventos Eventos (%) Cumulativa Eventos (%) 0 6 13 19 25 32 38 44 51 57 64 70 76 83 Total 1751 438 259 147 77 35 27 22 11 3 4 4 2 2780 63,0% 15,8% 9,3% 5,3% 2,8% 1,3% 1,0% 0,8% 0,4% 0,1% 0,1% 0,1% 0,1% 63,0% 78,7% 88,1% 93,3% 96,1% 97,4% 98,3% 99,1% 99,5% 99,6% 99,8% 99,9% 100,0% Gestão de Águas Pluviais num Edifício 90% ~21,4mm 3350 m2 ~ *60m3 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Modelação Hidrológica Principais Resultados Avaliação AvaliaçãoEconómica Económica Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 1 Infiltração CR H1 Soluções Retenção * Hi Gestão de Águas Pluviais num Edifício Hi + Soluções 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 1 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 1 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 1 1 – Ecológico Algibe + Algibe 1 3 1 3 2 – Ecológico Algibe + TF 3 – Ecológico + Algibe 2 2 4 4 – Ecológico + TF 4 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 2 CR CR Soluções Infiltração H1* Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 2 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 2 CR CR Soluções Retenção H1* Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 2 Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 2 H1 * Gestão de Águas Pluviais num Edifício Hi Hi+Soluções 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Avaliação Económica Modelação 2 LEED BREEAM Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Conclusões • Os Modelos do SCS adaptaram-se bem à Micorbacia Hidrográfica (Edifício) • A consideração do tempo de duração do evento de precipitação condiciona os resultados em termos de Caudais de Ponta e de Volumes Escoados • Maior dificuldade em atingir os objectivos propostos face a uma situação de “Pre-Development” com uma impermeabilização inferior a 50% Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Conclusões •Para além da Cobertura Verde, considerar o recurso à conjugação com outras Soluções de Gestão das Águas Pluviais •As Coberturas Ecológicas serão uma solução interessante, mas com mais vantagem se considerada em fase de projecto •Para grandes volumes as soluções de Retenção •Para pequenos volumes as soluções de Infiltração Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados Conclusões •Os objectivos impostos pelos sistemas LEED e BREEAM são alcançáveis •Verifica-se que o cumprimento com o sistema LEED é mais oneroso do que o BREEAM •Os custos associados ao seu cumprimento dependem: •Modelação feita a priori •Da situação de “Pre-Development” Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Gestão de Águas Pluviais num Edifício Resultados 28 de Julho de 2009 Introdução Abordagem Resultados FIM Gestão de Águas Pluviais num Edifício 28 de Julho de 2009 OBRIGADO
