Design guidelines for on-site stormwater detention

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X63494

Keywords:

Urban Drainage, Flood Detention Tanks, Puls Method

Abstract

The city of Curitiba-PR has a municipal decree that establishes the criteria for the design of flood detention tanks. However, these guidelines do not guarantee minimum efficiency during operation, as it may vary depending on their base area, water depth and flow regulating orifice diameter. In this research, a design method was proposed, establishing some new criteria that relate impervious areas of the lots to the tank design parameters. The efficiency definition was established with the premise that the tanks should provide the return of flows from an impervious area to its pre-urbanization scenario. This reduction was established as 70% of the peak flow in the city of Curitiba-PR. Based on simulations of flow routing with the Puls Method, the optimum geometric characteristics (volume, area, water depth and orifice diameter) of the tanks were obtained to guarantee the decrease in the peak. Comparing the results obtained from the municipal legislation design, the new method provided n minimal efficiency and a decrease of 24% of the tank volume.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Flávio Bentes Freire, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Professor do Departamento de Construção Civil

Contributions: paper conception and method design, paper writing, discussion and review

Ricardo Cesar Conrado de Souza, THA ENGENHARIA S/A

Graduado em Engenharia de Produção Civil e Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

Contributions: paper conception and method design, paper writing and review, literature review, numerical analysis and design optimization, figures preparation

Michael Mannich, Universidade Federal do Paraná

Professor do Departamento de Engenharia Ambiental.

Contributions: paper conception and method design, paper writing, discussion and review, figures preparation

References

BARBASSA, A. P.; CAMPOS, J. B. N. Comportamento hidrológico de áreas urbanas impermeabilizadas diretamente conectadas e total. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 15, n. 4, p. 69-79, out./dez. 2010.

BELO HORIZONTE (Capital). Lei nº 7.166, de 27 de agosto de 1996. Estabelece normas e condições para parcelamento, ocupação e uso do solo urbano no município. Prefeitura Municipal de Belo Horizonte, Belo Horizonte, 1996.

BECCIU, G.; RAIMONDI, A. Probabilistic analysis of the retention time in stormwater detention facilities. Procedia Engineering, v. 119, p. 1299-1307. 2015.

BOTELHO, M. H. C. Águas de chuva: engenharia das águas pluviais nas cidades. 2. ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1998.

BROWN, S. A.; STEIN, S. M.; WARNER, J. C. Urban Drainage Design Manual – Hydraulic Engineering Circular 22, Second Edition. Fort Collins: U.S. Department of Transportation – Federal Highway Administration, 2001.

CANHOLI, A. P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes. São Paulo: Oficina de Textos, 2005.

CALABRÒ, P. S.; VIVIANI, G. Simulation of the operation of detention tanks. Water Research, v. 40, p. 83-90, jan. 2006.

CAMPISANO, A.; LIBERTO, D.; MODICA, C.; REITANO, S. Potential for peak flow reduction by rainwater harvesting tanks. Procedia Engineering, v. 89, p. 1507-1514. 2014.

COOMBES, P. J.; KUCZERA, G. A.; FROST, A. J.; O’LOUGHLIN, G.; LEES, S. The impact of rainwater tanks in the Upper Parramatta River Catchment. Australian Journal Of Water Resources, v. 7, p. 121-129. 2003.

CRUZ, M. A. S.; TUCCI, C. E. M.; SILVEIRA, A. L. L. Controle do escoamento com detenção em lotes urbanos. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 3, n. 4, p. 19-31, out./dez. 1998.

CUNNINGHAM, A.; COLIBABA, A.; HELLBERG, B.; SILYN ROBERTS, G.; SIMBCOCK, R.; SPEED, S.; VIGAS, N.; WOORTMAN, W. Stormwater management devices in the Auckland region. Auckland Council guideline document, GD2017/001. 2017.

CURITIBA (Capital). Decreto nº 176, de 27 de março de 2007. Dispõe sobre os critérios para implantação dos mecanismos de contenção de cheias. Prefeitura Municipal de Curitiba, Curitiba, 2007.

DRUMOND, P. P.; COELHO, M. M. L. P.; MOURA, P. M. Investigação experimental dos valores de coeficiente de descarga em tubos de saída de microrreservatórios. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 19, n. 2, p. 267-279, abr./jun. 2014.

DRUMOND, P. P.; MOURA, P. M.; COELHO, M. M. L. P. Comparação entre os dados de monitoramento de um microrreservatório e os resultados no uso de métodos teóricos para o seu dimensionamento. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 23, e18, mai. 2018.

DRUMOND, P. P.; BALL, J. E.; MOURA, P.; LARA, M. M. Are the current On-site Stormwater Detention (OSD) policies the best solution for source control stormwater management? A case study of Australian and Brazilian cities. Urban Water Journal, v.17, n.3, p. 273-281, may, 2020.

FENDRICH, R. Chuvas intensas para obras de drenagem no estado do Paraná. 2. ed. Curitiba: Vicentina, 2003.

GAROTTI, L. M.; BARBASSA, A. P. Estimativa de área impermeabilizada diretamente conectada e sua utilização como coeficiente de escoamento superficial. Eng. Sanit. Ambient., Rio de Janeiro, v. 15, n. 1, p. 19-28, jan./mar. 2010.

GUARULHOS. Lei nº 5.617, de 09 de novembro de 2000. Código de obras do Município de Guarulhos. Prefeitura Municipal de Guarulhos, São Paulo, 2000.

GUIMARÃES, L. R. S. Estudo sobre o comportamento hidráulico de vertedouros labirinto. 2011. 127p. [dissertation]. Curitiba: Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2011.

HONG, Y.; YEH, N.; CHEN, J. The simplified methods of evaluating detention storage volume for small catchment. Ecological Engineering, v. 26, p. 355-364, jul. 2006.

JOINVILLE. Decreto nº 33.767, de 14 de março de 2019. Regulamenta a implantação de mecanismos de contenção de águas pluviais para o processo de conversão da taxa de permeabilidade prevista no art. 76, da Lei Complementar nº 470, de 09 de janeiro de 2017. Prefeitura Municipal de Joinville, Santa Catarina, 2019.

MINEROPAR. Serviço Geológico do Paraná (Governo do Estado do Paraná). Mapa Geológico do Paraná. Curitiba, 2006. 1 mapa. Escala 1:650.000. [cited 2018 may 31]. Available from: http://www.mineropar.pr.gov.br/arquivos/File/2_Geral/Geologia/PDF_Mapa_Geo_650000/Mapa_Geologico_PR_650000_2006.pdf.

NITERÓI. Lei nº 2.630, de 07 de janeiro de 2009. Disciplina os procedimentos relativos ao armazenamento de águas pluviais para reaproveitamento e retardo da descarga na rede pública. Prefeitura Municipal de Niterói, Rio de Janeiro, 2009.

PAIK, K. Analytical derivation of reservoir routing and hydrological risk evaluation of detention basins. Journal of Hydrology, v. 352, p. 191-201, abr. 2008.

PALA, A.; GNECCO, I.; BARBERA, P. The impact of domestic rainwater harvesting systems in storm water runoff mitigation at the urban block scale. Journal of Environmental Management, v. 191, p. 297-305, abr. 2017.

PEPLAU, G. J. R.; NEVES, M. G. F. P. Análise de critérios para a determinação da vazão de restrição ao escoamento superficial urbano. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 19, n. 4, p. 97-106, out./dez. 2014.

PORTO ALEGRE. Decreto nº 18.611, de 09 de abril de 2014. Regulamenta o controle da drenagem urbana e revoga os itens 4.8.6, 4.8.7 e 4.8.9 do Decreto nº 14.786, de 30 de dezembro de 2004 – Caderno de Encargos do DEP – e o Decreto nº 15.371, de 17 de novembro de 2006. Prefeitura Municipal de Porto Alegre, Porto Alegre, 2006.

RECIFE. Lei nº 18.112, de 12 de janeiro de 2015. Dispõe sobre a melhoria da qualidade ambiental das edificações por meio da obrigatoriedade de instalação do "telhado verde", e construção de reservatórios de acúmulo ou de retardo do escoamento das águas pluviais para a rede de drenagem e dá outras providências. Prefeitura Municipal de Recife, Pernambuco, 2015.

QUEENSLAND. Queensland Urban Drainage Manua. Brisbane: Queensland Government – Institute of Public Works Engineering Australia – Department of Energy and Water Supply, 2013.

RAIMONDI, A.; BECCIU, G. Probabilistic design of multi-use rainwater tanks. Procedia Engineering, v. 70, p. 1391-1400. 2014.

RIO DE JANEIRO. Decreto nº 23.940, de 30 de janeiro de 2004. Torna obrigatório, nos casos previstos, a adoção de reservatórios que permitam o retardo do escoamento das águas pluviais para a rede de drenagem. Prefeitura Municipal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2004.

RONALDS, R.; ROWLANDS, A.; ZHANG, H. On-site stormwater detention for Australian development projects: Does it meet frequent flow management objectives? Water Science and Engineering, v. 12, p. 1-10, abr. 2019.

SÃO PAULO. Lei nº 16.402, de 22 de março de 2016. Disciplina o parcelamento, o uso e a ocupação do solo no Município de São Paulo, de acordo com a Lei nº 16.050, de 31 de julho de 2014 - Plano Diretor Estratégico (PDE). Prefeitura Municipal de São Paulo, São Paulo, 2016.

SÃO PAULO. Manual de drenagem e manejo de águas pluviais: aspectos tecnológicos; fundamentos. Secretaria Municipal de Desenvolvimento Urbano, 220p, 2012.

SILVA, P. O.; CABRAL, J. J. S. P. Atenuação de picos de vazão em área problema: estudo comparativo de reservatórios de detenção em lote, em logradouros e em grande área da bacia. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 19, n. 2, p. 7-18, abr./jun. 2014.

SILVA JUNIOR, M. A. B.; SILVA, S. R.; CABRAL, J. J. S. P. Alternativas compensatórias para controle de alagamentos em área urbana com influência das marés no Recife - PE. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 22, e19, jan. 2017.

SILVEIRA, A. L. L.; GOLDENFUM, J. A. Metodologia Generalizada para Pré-Dimensionamento de Dispositivos de Controle Pluvial na Fonte. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 12, n. 2, p. 157-168, abr/jun. 2007.

STERREN, M.; RAHMAN, A. Single lot on site detention requirements in New South Wales Australia and its relation to holistic storm water management. Sustainability of Water Quality and Ecology, v. 6, p. 48-56, set. 2015.

STERREN, M.; RAHMAN, A.; RYAN, G. Modeling of a lot scale rainwater tank system in XP-SWMM: A case study in Western Sydney, Australia. Journal of Environmental Management, v. 141, p. 177-189, ago. 2014.

TALAMINI NETO, E. Caracterização geotécnica do subsolo de Curitiba para o planejamento de ocupação do espaço subterrâneo. 2001. 223p. [dissertation]. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. 2001.

TASSI, R. Efeito dos microrreservatórios de lote sobre a macrodrenagem urbana. 2002. 142p. [dissertation]. Instituto de Pesquisas Hidráulicas, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 2002.

TASSI, R; VILLANUEVA, A. O. N. Análise do impacto dos microrreservatórios de lote nos custos de uma rede de drenagem urbana. RBRH: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 9, n. 3, p. 89-98, jul./set. 2004.

TODESCHINI, S.; PAPIRI, S.; CIAPONI, C. Performance of stormwater detention tanks for urban drainage systems in northern Italy. Journal of Environmental Management, v. 101, p. 33-45, jun. 2012

TUCCI, C. E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. 4. ed. Porto Alegre: ABRH – Editora da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2009.

UDFCD. Urban Storm Drainage Criteria Manual: Volume 1. Management, Hydrology, and Hydraulics. Denver: Urban Drainage and Flood Control District, 2017.

UDFCD. Urban Storm Drainage Criteria Manual: Volume 3. Best Management Practices. Denver: Urban Drainage and Flood Control District, 2015.

VERGUTZ L A A, PEREIRA C E, SCHMIDT M A R. Análise da implantação de reservatórios de detenção de forma que sejam minimizados os impactos causados por inundações. Eng. Sanit. Ambient., v. 24, n. 6, p. 1267-1277, nov./dez. 2019.

Downloads

Published

2021-06-30

How to Cite

Freire, F. B., Souza, R. C. C. de, & Mannich, M. (2021). Design guidelines for on-site stormwater detention. Ciência E Natura, 43, e70. https://doi.org/10.5902/2179460X63494

Issue

Vol. 43 (2021): Continuous Publication

Section

Environment

License

To access the DECLARATION AND TRANSFER OF COPYRIGHT AUTHOR’S DECLARATION AND COPYRIGHT LICENSE click here.

 

Ethical Guidelines for Journal Publication

The Ciência e Natura journal is committed to ensuring ethics in publication and quality of articles. 

Conformance to standards of ethical behavior is therefore expected of all parties involved: Authors, Editors, Reviewers, and the Publisher.

In particular, 

Authors: Authors should present an objective discussion of the significance of research work as well as sufficient detail and references to permit others to replicate the experiments. Fraudulent or knowingly inaccurate statements constitute unethical behavior and are unacceptable. Review Articles should also be objective, comprehensive, and accurate accounts of the state of the art. The Authors should ensure that their work is entirely original works, and if the work and/or words of others have been used, this has been appropriately acknowledged. Plagiarism in all its forms constitutes unethical publishing behavior and is unacceptable. Submitting the same manuscript to more than one journal concurrently constitutes unethical publishing behavior and is unacceptable. Authors should not submit articles describing essentially the same research to more than one journal. The corresponding Author should ensure that there is a full consensus of all Co-authors in approving the final version of the paper and its submission for publication.

Editors: Editors should evaluate manuscripts exclusively on the basis of their academic merit. An Editor must not use unpublished information in the editor's own research without the express written consent of the Author. Editors should take reasonable responsive measures when ethical complaints have been presented concerning a submitted manuscript or published paper.

Reviewers: Any manuscripts received for review must be treated as confidential documents. Privileged information or ideas obtained through peer review must be kept confidential and not used for personal advantage. Reviewers should be conducted objectively, and observations should be formulated clearly with supporting arguments, so that Authors can use them for improving the paper. Any selected Reviewer who feels unqualified to review the research reported in a manuscript or knows that its prompt review will be impossible should notify the Editor and excuse himself from the review process. Reviewers should not consider manuscripts in which they have conflicts of interest resulting from competitive, collaborative, or other relationships or connections with any of the authors, companies, or institutions connected to the papers.