Infaestruturas de sistemas de drenagem enterrados - Avaliação de perdas de carga em caixas de visita

Abstract

Os sistemas de drenagem urbanos estão, durante a sua vida útil, frequentemente sujeitos a solicitações de drenagem não previstas em situações de projecto. As cheias urbanas são a resultante mais comum destas solicitações e comummente consideradas como um dos problemas desafiantes para controlo e previsão. Durante o processo de análise de uma rede de drenagem devem ser verificados os diversos tipos de escoamentos possíveis. As alturas de água nas caixas de visita e colectores, perdas de carga nas singularidades e ao longo dos colectores são aspectos a ter em conta numa análise. Os modelos numéricos são uma ferramenta importante no estudo destas características de escoamento, no entanto carecem frequentemente de uma validação em instalações experimentais e em protótipo. Com este trabalho pretende dar-se um contributo na caracterização de escoamentos e na utilização dos modelos numéricos para a previsão de escoamentos em colectores. Foi utilizada uma instalação experimental à escala real, a instalação DD-MLE, onde foi efectuado um estudo exaustivo dos dados experimentais e utilizado um modelo em SWMM com diferentes opções de modelação. Na instalação experimental DD-MLE foram feitas medições de caudal, alturas piezométricas e perdas de carga que foram comparadas com os resultados do modelo em SWMM aplicado à instalação de modo a poder calibrá-lo e efectuar análises de sensibilidade. Posteriormente, os valores de perdas de carga nas singularidades foram testados num modelo do sistema de drenagem pertencente à cidade de Coimbra. Os resultados mostram que a introdução de perdas de carga nos modelos numéricos tem forte influência na análise de sistemas de drenagem.

The urban drainage systems, during their lifetime, are frequently under stress potential drainage situations not predicted on an earlier project and design stages. Urban floods are one of the most common linked outputs from those stress solicitations and, frequently considered as one of the most challenging features concerning the forecast and control. During the project and design stages of an urban drainage system, it is essential the assessment of a wide range of potential flow rates. As a result several features must be assessed in order to establish a “robust” urban drainage system, varying from the flow depths at the manholes and sewer pipes, the head losses at the singularities and also along the pipes. On the other hand the project and designs stages can also be supported by the use of modeling approaches hence they are an important asset from the correct design of an urban drainage system. Numerical models are important support tools to simulate and predict the characteristics of flows, nevertheless models are an abstraction of reality and they may partial fail due to the lack of validation tools either in experimental or prototype installations. This work intent to be a positive contribution to the precise characterization both flow within the sewer pipes and to the accurate usage of numerical models. To this end, experimental data (e.g. flow rates, piezometric head and head losses) was obtained in a real scale experimental installation – the DD-MLE – and was also used to validate the SWMM model. Additionally, the head losses coefficients at the singularities were introduced on the urban drainage model from the city of Coimbra. The results show a strong influence of the head losses coefficients in the global behavior of the model.