T16- Drenagem

8/2/2019 T16- Drenagem

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DRENAGEM

Construir uma obra rodoviria traduz-se numa alterao mais ou menos profunda do ciclo hidrolgico natural e numa

perturbao dos equilbrios ecolgicos existentes, pois implica:

Impermeabilizar reas onde era possvel a infiltrao da guaAlterar os leitos naturais dos cursos de gua atravessados

Criar condies para uma contaminao de guas superficiais e subterrneas, como resultado da poluio gerada,quer esta seja de natureza permanente ou acidental

Afectar negativamente os habitats em reas circundantes

Por outro lado a presena de gua na faixa de rodagem e nas bermas pode afectar as condies de circulao,

nomeadamente:

Afectar a mobilizao de atrito no contacto pneu-pavimento, conduzindo em situao extrema a fenmenos dehidroplanagem

Reduzir a visibilidade atravs da projeco de gua pelos rodados dos veculos

A gua tambm um factor de instabilidade que dos taludes de escavao e de aterro (rotura, eroso superficial), da

plataforma durante a execuo das terraplenagens (traficabilidade, capacidade de suporte, eroso), do pavimento e

da respectiva fundao (reduo da capacidade de suporte e arrastamento de finos na fundao e nas camadasinferiores do pavimento e desagregao das misturas betuminosas).

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DRENAGEM

PROVENINCIA DA GUAPROVENINCIA DA GUA

A provenincia da gua que objecto do sistema de drenagem pode ser:

Precipitao que cai directamente sobre a zona da estrada e terrenos limtrofes

Nveis aquferos intersectados pelos taludes de escavao

Nveis aquferos inferiores ao pavimento

Cursos de gua superficial intersectados pela estrada

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Linha de guaPassagemhidrulica

NVELFRETICO

CHUVA

ESTRATOPERMEVEL

ESCOAMENTOSSUPERFICIAIS

Obras de captao eescoamento da gua

Ascenso porcapilaridade

gua depercolao


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OBJECTIVOS DAOBJECTIVOS DA DRENAGEMDRENAGEM

A drenagem de uma obra rodoviria concretizada por um conjunto de dispositivos e estruturas hidrulicas que visam,

essencialmente, assegurar o adequado escoamento das guas que resultam da precipitao que cai directamente sobre

a zona da estrada e terrenos limtrofes e reduzir os seus eventuais efeitos negativos, em condies de precipitao

excepcionais. Tais efeitos negativos podem ser de natureza ambiental, o que pode levar a construo de dispositivos de

intercepo, tratamento e controlo da poluio veiculada pelas guas provenientes da estrada.

Um sistema de drenagem de uma estrada visa essencialmente:

Promover o rpido escoamento superficial, para o exterior, da gua cada na plataforma, procurando asseguraradequadas condies de atrito pneu-pavimento e limitar a projeco de gua, o que reduz a visibilidade;

Evitar o acesso, zona da plataforma da estrada da gua, cada nos terrenos limtrofes; Reduzir os efeitos negativos (eroso, rotura) da gua emergente dos taludes, promovendo a sua recolha e o controlo

das condies de escoamento;

Evitar o acesso da gua fundao do pavimento, o que afecta a capacidade de suporte da fundao;

Restabelecer as linhas de gua afectadas pela construo da estrada;

Evitar a contaminao de guas superficiais e subterrneas, como resultado da poluio gerada, quer esta seja denatureza permanente ou acidental;

Minimizar os problemas decorrentes da afectao quantitativa e qualitativa da taxa de recarga de aquferos; Minimizar a afectao negativa dos habitats em reas circundantes s linhas de gua.

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DOCUMENTO NORMATIVODOCUMENTO NORMATIVO

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Documento que apresenta os aspectosquantitativos relacionados com aconcepo e o dimensionamento hidrulicodas infra-estruturas de drenagem easpectos relacionados com a protecoambiental, a preveno e o controlo da

o u o


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CLASSIFICAO DA DRENAGEMCLASSIFICAO DA DRENAGEM

A drenagem classifica-se tradicionalmente nos dois seguintes tipos:

Drenagem superficial, que visa:

assegurar o escoamento para fora da plataforma das guas pluviais que sobre ela incidem directamente e evitar o

acesso das guas de escorrncia das reas vizinhas, o que assegurado pelo sistema de drenagem

longitudinal. O sistema de drenagem longitudinal inclui valetas e valas, dispositivos de entrada na rede (sarjetas,

sumidouros, colectores de rasgo contnuo, caleiras com grelha, etc), colectores longitudinais e dispositivos de

drenagem de taludes.

assegurar o restabelecimento das condies de escoamento das linhas de gua naturais intersectadas pela

construo da via, por forma a evitar as inundaes na via e nas zonas circundantes, dando origem ao sistema dedrenagem transversal. O sistema de drenagem transversal inclui, como elementos principais, as estruturas

hidrulicas de travessia das linhas de gua, como o caso de aquedutos, pontes e pontes. Do sistema fazem

ainda parte os colectores transversais e os dispositivos de recolha, ligao e derivao, indispensveis

articulao entre os diversos elementos do sistema de drenagem longitudinal, fazendo a captao e a conduo

adequada da gua aos pontos de descarga final.

Drenagem subterrnea, que visa evitar o aumento do teor em gua nos solos de fundao do pavimento, que origine

uma diminuio da sua capacidade de suporte. Tal objectivo pode ser alcanado atravs de:

Intercepo e desvio das guas subterrneas antes de chegarem ao leito de pavimento;

Rebaixamento do nvel fretico por forma a que as guas de capilaridade no afectem a estabilidade do

pavimento;T18 5


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Remoo, para fora da zona da estrada, da gua livre contida no solo de fundao.

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Sistema de drenagem longitudinalSistema de drenagem longitudinalValas e valetas(vala de crista de talude, valeta de banqueta, valeta de plataforma lateral, valeta deplataforma em separador, valeta de bordadura em aterro, vala de p de talude)

Dispositivos de entrada na rede enterrada dispositivos constitudos por cmaras de pequena dimenso,dispondo de tubagem que estabelece ligao aos colectores (sumidouros, sarjetas, caleiras-sumidouro)

Colectores e cmaras de visita (dispositivos que permitem a acesso aos colectores, tendo em vista a suainspeco e limpeza)

Elementos de ligao e derivao (Caixas de limpeza e evacuao lateral em caleiras longitudinais, caixasde recepo, de ligao ou derivao, descidas de talude, dissipadores de energia)

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Vala deVala decrista decrista detaludetalude

Valeta deValeta deplataformaplataforma

laterallateral

Valeta deValeta debordadura embordadura em

aterroaterro

Valeta deValeta debanquetabanqueta(se existir)(se existir)

Valeta deValeta deplataforma emplataforma em

separadorseparador

Vala de p deVala de p detaludetalude

ColectoColectorr

CmaraCmaradedevisitavisita

DescidaDescidade taludede talude

DissipadorDissipador

de energiade energia

CaleiraCaleira

sumidourosumidouro

EvacuaoEvacuaolaterallateral


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Sistema de drenagem transversal passagens hidrulicasSistema de drenagem transversal passagens hidrulicas

As passagens hidrulicas so os elementos principais do sistema de drenagem transversal, permitindo o atravessamentodas linhas de gua existentes, podendo seraquedutos de uma ou mais bocas ou obras de arte (pontes ou pontes),conforme o caudal a escoar.

Os aquedutos so executados em elementos pr-fabricados de beto ou metlicos (painis de ao ondulado) ou emestruturas betonadas in situ. As seces so circulares, rectangulares ou abobadadas.

Para alm do dimensionamento hidrulico das suas seces, so tambm objecto de estudo o dimensionamentoestrutural para o qual importa conhecer as condies do seu assentamento e aces das cargas verticais.

As bocas constituem os elementos que asseguram as condies de entrada e sada aos caudais escoados atravs daspassagens hidrulicas. A escolha do tipo de boca depende das condies especficas do perfil transversal na zona emque implantada a passagem hidrulica, dependendo da inclinao do terreno natural, da existncia de uma perfil em

aterro ou misto, das cotas de projecto da plataforma e da inclinao longitudinal da tubagem.

Poder ainda haver necessidade de introduo de caixas de queda ao longo da passagem hidrulica, tendo em vista alimitao da inclinao da tubagem.

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2

CORTE 2

CORTE 1


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DDrenagem subterrnearenagem subterrnea

Geotextil, um textil do tipo feltro, que a ser utilizado pode facilitar a escolha do material filtrante. O geotextil que reveste o dreno dever:a) ser mais permevel que o solos circundante, de modo a permitir a rpida evacuao da gua sem criao de presses hidrostticas;

b) evitar a migrao do solo circundante atravs dele;

c) possuir resistncia suficiente para suportar o manuseamento durante a sua instalao sem ser danificado e manter-se em boas condiesdurante a vida do sistema de drenagem

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Material filtrante

Geotextil

Tubo de drenagem

Colector(a colocar eventualmente)

CONSTITUIO DOS DRENOS

Vala do dreno, que dever ter a largura e a profundidade necessrias para permitir acolocao do tubo em boas condies e o posterior enchimento com material filtrante. A vala,

depois de colocado o material filtrante, deve ser coberta com material impermevel, afim de

evitar que alguns materiais carreados pelas guas superficiais possam colmatar o dreno. Se

se projectarem colectores longitudinais, pode-se aproveitar a vala do dreno para a sua

colocao por baixo do dreno. Assim, podero aliviar-se os tubos dos drenos, descarregando

para o colector, de onde em onde, parte da gua. Devero ser construdas cmaras de visita

a distncias de cerca de 100 m e sempre que haja mudanas de direco do dreno, para

verificao peridica do seu funcionamento;

Tubo de drenagem, em geral em beto poroso ou utilizando tubos perfurados de beto ou deplstico. O dimetro deve ser calculado em funo do caudal a escoar, mas de qualquer modo

no deve ser inferior a 15 cm. A inclinao longitudinal no deve ser inferior a 0,5 %;

Material filtrante, de natureza granular, limpo e com granulometria que deve oferecer poucaresistncia ao escoamento das guas para o tubo de drenagem e simultaneamente impedir a

passagem de partculas finas que iriam colmatar o material filtrante e at o prprio tubo. Paraisso a granulometria dever obedecer s seguintes condies, sendo d15 e d85 os dimetros

dos peneiros onde passam respectivamente 15% e 85% do material filtrante ou do solos a

drenar:

a) condio de no colmatagem b) condio de permeabilidade c) condio de estabilidade:

5drenarasolodod

filtrantemateraldod

85

15 5

drenarasolodod

filtrantemateraldod

15

15 5

drenantetubodofurosdosdimetro

filtrantemateraldod85


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DRENO DE INTERCEPO LONGITUDINAL

Os drenos de intercepo longitudinal destinam-se a receber a gua de umestrato permevel nos macios escavados e a drenagem interna dospavimentos, por forma a evitar que as alteraes do estado hdrico dos solos

de fundao do pavimento venham a reduzir a sua capacidade de suporte.

A profundidade do dreno deve ser suficiente para atingir a cota inferior dacamada permevel.

No havendo a presena de nveis freticos a cotas prximas das dopavimento, considera-se nestes drenos a execuo de uma camadaimpermevel para regularizao do fundo da vala e assentamento docolector. Normalmente o tubo de dreno colocado sobre uma sapata embeto pobre encastrada na camada permevel.

PLANTADRENO DE INTERCEPO TRANSVERSAL

Os drenos de intercepo transversal so colocados sob o leito depavimento para recolher e escoar lateralmente, para os drenoslongitudinais, a gua que aflui pontualmente fundao do pavimento. Sorecomendados nas zonas de transio de escavao para aterro, pararecolher guas provenientes do trecho de estrada em escavao, podendoneste caso ter dimenses maiores, anlogas s dos drenos de intercepolongitudinal, e tambm nos trechos de estrada com inclinao longitudinal

acentuada.

Podem ser constitudos apenas por material filtrante envolvido em geotextil,em pequenas valas abertas na fundao. So dispostos geralmente emespinha, distanciados entre 5 e 30 m, conforme o tipo de solos.

Material drenante

Geotextil

PORMENOR


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1,5 m

DRENO DE REBAIXAMENTO DO NVEL FRETICO

Os drenos de rebaixamento do nvel fretico so colocados sobas valetas revestidas ou sob o separador em situaes onde onvel fretico elevado, destinando-se a rebaixar o nvelfretico para uma cota em que os efeitos da gua decapilaridade no prejudiquem o bom comportamento dopavimento e respectiva fundao.

Assim a sua profundidade deve ser escolhida por forma a que onvel fretico seja rebaixado a uma cota que depende danatureza dos solos de fundao, mas que no dever situa-se amenos de 1,5 m do limite inferior do pavimento

ECR DRENANTE

Os ecrans drenantes so drenos longitudinais que so normalmentecolocados no limite do pavimento de modo a permitir a captao deguas de infiltrao provenientes da estrutura do pavimento, da suafundao ou da berma.

Sem visarem, especificamente, a captao de guas subterrneasou o rebaixamento de nveis freticos, aparecem por vezesassociados a drenos de rebaixamento ou de intercepo,anteriormente referidos. Relativamente a estes, os ecrans drenantesapresentam a vantagem de serem menos largos, o que os tornaparticularmente adequados para obras de beneficiao.

Podem ser realizados:

a) em elementos pr-fabricados, sendo constitudos, no essencial,por dois panos de geotxtil que envolvem uma armadura deplstico rgido, formando este conjunto a chamada alma

drenante, que pode dispor de um colector associado;

b) em material granular envolvido em geotxtil, podendo a suaexecuo ser realizada por equipamento prprio que faz, de ummodo contnuo, a abertura da vala do dreno, o seu revestimentocom geotxtil e o preenchimento da vala com material drenante.Pode, tambm, dispor de colector


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DIMENSIONAMENTO HIDRULICO DDIMENSIONAMENTO HIDRULICO DOS ORGOS DE DRENAGEMOS ORGOS DE DRENAGEM

1. Bacias hidrogrficas1. Bacias hidrogrficas

As bacias hidrogrficas devem ser delimitadascom recurso a cartas topogrficas,complementadas com visita ao local. Devem seravaliadas eventuais permutas de gua com baciashidrogrficas adjacentes.

Nas pequenas bacias hidrogrficas (na prticacom rea abaixo de uma valor de cerca de 25

km2

) o caudal de escoamento na seco terminalda bacia muito afectado por precipitaes curtas eintensas e pelas formas de utilizao dos solos(coeficiente de escoamento).

No caso de grandes bacias hidrogrficas,correspondentes a cursos de gua importantes,que so atravessados pela estrada atravs deobras de arte (pontes, pontes), os caudaisdependem muito das caractersticas do curso de

gua.

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22. Precipitao. Precipitao

O valor da intensidade de precipitao (II) correspondente a uma dada durao da chuvada (tt) e um dado perodo deretorno pode ser obtida de curvas I-D-F (intensidade-durao-frequncia) pela frmula:

I= a x tI= a x tbb ,com I em mm/h e t em min. Com base nas medies em postos udogrficos possvel obter os valores dos

parmetros a e b.

Exemplo:

Para a drenagem longitudinal usual utilizar um perodo de retorno de 10anos. Para a drenagem transversal o valor funo de diversos factores:

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PERODO DEPERODO DERETORNO (anos)RETORNO (anos)

DURAO (minutos)DURAO (minutos)

55 1010 2020 3030 4040 5050 606010 133 98 73 59 49 42 37

25 166 121 91 74 61 52 46

50 191 140 105 85 70 60 53

0

50

100

150

200

0 20 40 60

Tempo de durao (min)

Intensida

de(mm/h)

10 anos

25 anos

50 anos

Importncia da viaImportncia da via P1P1

ER; EM0,5

EN, ER ou EM comTMDA>250

1,0

Prejuzos/Prejuzos/danos paradanos para

a viaa viaP2P2

Baixos0,5

Mdios1,

Prejuzos/Prejuzos/danos paradanos paraterceirosterceiros

P3P3

Baixos0,5

Mdios1,

Perodo de retorno mnimo a adoptar nas passagensPerodo de retorno mnimo a adoptar nas passagenshidrulicas (anos)hidrulicas (anos)

P1+P2P1+P2+P3+P3

20 a 25 1,550 2,0

1002,0 a4,0

> 100 com anlise econmica e de risco > 4,0


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Nem todos os locais se situam junto a postos udogrficos

pelo que em funo do concelho de localizao foram

estabelecidas 3 regies pluviomtricas (Regio A, Regio B e

Regio C) no Decreto Regulamentar n 23/95

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I= a x tI= a x tbb ,com I em mm/h e t em min

REGIESREGIES AA BB CC

T (anos)T (anos) a b a b a b

2 202,72

-0,57

7

162,18

-0,57

7

243,26

-0,57

7

5 259,26

-0,56

2

207,41

-0,56

2

311,11

-0,56

2

10 290,68

-0,54

9

232,21

-0,54

9

348,82

-0,54

9

RegioRegioPluviomPluviom

tricatricareas includasreas includas

A Todas as reas no includas nas regies B e C

B

Inclui os concelhos seguintes: Alfndega da F, Alij, Almeida,Armamar, Boticas, Bragana, Carrazede de Ancies, Chaves,Figueira de Castelo Rodrigo, Freixo de Espada Cinta, Macedode Cavaleiros, Meda, Miranda do Douro, Mirandela, Mogadouro,Montalegre, Mura, Penedono, Pinhel, Ribeira de Pena, Sabroda,

Santa Marta de Penaguio, Sernancelhe, Tabuao, Torre deMoncorvo, Trancoso, Valpaos, Vila Flor, Vila Pouca de Aguiar,Vila Nova de Foz Ca, Vila Real, Vimioso e Vinhais

C

Inclui os Aores, a Madeira e, no Continente, os concelhos deGuarda, Manteigas, Moimenta da Beira, Sabugal e Tarouca bemas reas situadas a uma altitude superior a 700 m dos concelhosde Aguiar da Beira, Amarante, Arcos de Valdevez, Arganil,Arouca, Castanheira de Pra, Castro Daire, Celorico da Beira,Cinfes, Covilh, Fundo, Gis, Gouveia Lamego, Marvo,

ZONA A

ZONA C

ZONA B


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33. Coeficiente de escoamento. Coeficiente de escoamento

Para a utilizao do Mtodo Racional h que estabelecer os valores dos coeficientes de escoamento. O coeficiente deescoamento de uma dada bacia o quociente entre a precipitao til (a que d origem a escoamento superficial) eprecipitao total que ocorre nessa bacia.

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Tipologia deTipologia deocupaoocupao

Coeficiente deCoeficiente deescoamentoescoamento

Comercial

No centro da cidadeNos arredores

0,70 0,950,50 0,70

Residencial

Habitaes unifamiliares

Prdios isoladosPrdios geminadosSuburbano

0,30 0,50

0,40 0,600,60 0,700,25 0,40

Industrial

Pouco densoMuito densoParques e cemitriosCampo de jogos

0,50 0,800,60 0,900,10 0,400,20 0,40

Tipologia da superfcieTipologia da superfcieCoeficienteCoeficiente

dedeescoamentoescoamento

Pavimento

BetuminosoBeto de cimentoPasseio para peesCoberturas (telhados)

0,70 0,950,80 0,950,75 0,850,75 0,95

Relvado sobre solo permevelPlano (at 1%)Mdio (de 1 a 8%)Inclinado (superior a 8%)

0,05 0,100,10 0,150,15 0,20

Relvado sobre solo impermevel

Plano (at 1%)Mdio (de 1 a 8%)Inclinado (superior a 8%)

0,13 0,170,18 0,220,25 0,35


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4. Mtodo Racional para clculo do caudal de ponta de cheia4. Mtodo Racional para clculo do caudal de ponta de cheia

Mtodo expedito aplicvel sem reserva a bacias com rea at cerca de 25 km2.

Q o caudal Q em l/sK um factor correctivo a utilizar eventualmente nas situaes mais gravosas, funo do perodo de retorno (K=1 se T 10 anos)C o coeficiente mdio de escoamento, que representa o quociente entre a precipitao til (a que d origem a escoamento

superficial) e precipitao total que ocorre nessa baciaI a intensidade mdia mxima (mm/h) para uma durao igual ao tempo de concentrao (tc) e perodo de retorno escolhidoA a rea (ha) da bacia hidrogrfica que contribui para a seco

Tempo de concentraoTempo de concentrao

O tempo de concentrao o tempo de percurso da gua precipitada, desde o ponto hidraulicamente mais remotob da

bacia de drenagem at ao ponto em anlise. Pode ser calculado pela soma de duas parcelas:

o tempo de entrada (te) correspondente ao tempo de percurso at ao primeiro dispositivo de entrada (boca, sarjeta ou

sumidouro); A expresso de Ternez a seguinte: ( ) 76,025,0/3,0 JLtc = em que o tempo de concentrao expresso emhoras, L o comprimento da linha de gua principal (talvegue) em km e J o declive mdio da linha de gua principal(quociente entre o desnvel do terreno e o comprimento do talvegue) em m/m; Outra expresso a de Ventura

(recomendada em Frana), apropriada para bacias rurais at 20 km2, em que: ( ) 5,0/3,241 JAtc = . Ainda outra a de

Giandotti, para bacias com mais de 20 km2, em que:h

LAtc

+=

159424em que tc>10 min; A a rea da bacia em

km2, h o desnvel em m e L o comprimento do talvegue em km;

o tempo de percurso (tp) no canal ou colector a jusante do dispositivo de entrada, o qual pode ser calculado atravs da

frmula de Manning-Strickler: 2/13/2 JRKv Hs = em que v a velocidade de escoamento em m/s, Ks o coeficiente de

rugosidade de Manning-Strickler, RH o raio hidrulico (quociente entre a seco molhada e o permetro molhado) emm e J o declive do canal em m/m

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( ) AICK2,8Q = T,tc

Perodo dePerodo deretornoretorno(anos)(anos)

KK

25 1,150 1,2100 1,25


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5. Clculo do caudal admissvel da estrutura5. Clculo do caudal admissvel da estrutura

Valas e valetasValas e valetas

No caso de valetas e valas, o escoamento deve processar-

se sem que se verifique transbordamento, sendo Qa obtido

utilizando a frmula de Manning-Strickler:

em que K o coeficiente de rugosidade de Manning-Strickler (m1/3 x s-1), J o declive longitudinal (m/m), RH oraio hidrulico (m), igual ao quociente entre a superfciemolhada e o permetro molhado da seco e S a

superfcie molhada da seco (m2), vindo o caudaladmissvel Qa em l/s.

No dimensionamento de colectores das redes enterradasconsidera-se o escoamento em seco cheia.

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SJRK1000Q 1/22/3

Ha =


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Documents

T16- Drenagem