Estimativa da infiltração e do afluxo devido à precipitação pluviométrica em uma bacia de esgotamento sanitário em região costeira

Abstract

Contribuições indevidas nas redes de esgoto podem ocorrer no subsolo (infiltração) ou no encaminhamento de águas pluviais (afluxo). A infiltração nestas redes é um fato muitas vezes desgastante, gerando sobrecargas no sistema e ocasionando extravasamentos. Os desafios que envolvem a avaliação de infiltração e afluxo podem ser estruturais (condições de construção e assentamento das tubulações), econômicos (aquisição de equipamentos e materiais de medição), bem como sociais (fiscalização e controle de ligações clandestinas). A faixa de valores sugerida pela norma brasileira para o coeficiente de infiltração é bastante ampla, podendo resultar na adoção de valores elevados ou distantes dos que realmente ocorrem, levando ao dimensionamento impreciso e consequentes gastos e problemas operacionais que poderiam ser previstos ou evitados. Além disso, inconsistências no dimensionamento podem levar a problemas específicos de operação. A aplicação de metodologias para a estimativa da infiltração e do afluxo devido à ocorrência pluviométrica (ADP) se apresenta como uma ferramenta importante no enfrentamento destes desafios. O objetivo deste trabalho é testar estratégias, desenvolvidas a partir das condições de operação disponíveis na companhia de saneamento, para estimar a infiltração e o ADP em uma bacia de esgotamento sanitário em uma região costeira (Florianópolis/SC). Para isto foram aplicadas duas metodologias distintas; uma para a quantificação do afluxo e, outra para a medição da infiltração subterrânea e determinação do coeficiente de infiltração. Para quantificação do afluxo foi utilizada uma metodologia que considera a diferença entre volumes acumulados em um dia chuvoso significativo e em período seco; para medição da infiltração e determinação do coeficiente, foi utilizada a associação metodológica hidráulica das vazões mínimas noturnas com a química, baseada na concentração de demanda química de oxigênio (DQO). Os resultados mostraram uma relação diretamente proporcional entre a intensidade de inovação e o valor do ADP, evidenciando a influência da inovação pluviométrica no sistema, que variou de 69 a 183% sobre a vazão média bombeada em tempo seco na bacia. A infiltração encontrada ficou na faixa 0,6 a 0,9 Ls-1.km-1, ficando acima da faixa de valor entre 0,2 e 0,4 Ls-1.km-1, aplicada para o dimensionamento de redes abaixo do lençol freático na empresa expedição de esgoto. A avaliação gráfica dos dados de altura de maré e nível da elevação revelou uma influência de marés com altura acima de 1m no comportamento da elevação. Os resultados desta pesquisa podem subsidiar a operação do sistema de forma a reduzir a sobrecarga na rede e encorajar a incorporação pelas rotinas de medição e avaliação de afluxo e infiltração, bem como contribuir cientificamente no entendimento das contribuições indevidas em regiões regionais.

Abstract: Undue contributions to sewage systems can occur underground (infiltration) or come from accidental routing of rainwater (inflow). Infiltration in these networks is often unavoidable, generating system overloads and causing overflows. The challenges involved in the assessment of infiltration and inflow can be structural (construction conditions and laying of pipes), economic (acquisition of equipment and measurement materials), as well as social (inspection and control of clandestine connections). The range of values suggested by the Brazilian standard for the infiltration coefficient is quite wide, which may result in the adoption of high values or values that are far from what actually occurs, leading to inaccurate sizing and consequent operational costs and problems that could be predicted or avoided. In addition, inconsistencies in sizing can lead to chronic operating problems. The application of methodologies for estimating infiltration and inflow due to rainfall precipitation (IDP) presents an important tool for tackling these challenges. The aim of this work is to test methodologies, developed on the basis of the operating conditions available at the sanitation company, to estimate infiltration and IDP in a sanitary sewage basin in coastal region (Florianópolis/SC). For this, two different methodologies will be applied: one for the quantifying inflow and the other for measuring underground infiltration and determining the infiltration coefficient. To quantify the inflow, the methodology that considers the difference between the accumulated volumes on a significant rainy day and during a dry period was used. To measure the infiltration and determine the coefficient, the hydraulic methodological association of minimum night flow rates with the chemical method was used, based on the concentration of chemical oxygen demand (COD). The results showed a directly proportional relationship between rainfall intensity and the IDP value, highlighting the influence of rainfall on the system, which varied from 69 to 183% of the average flow pumped in dry weather in the basin. The infiltration found was in the range 0.6 to 0.9 L.s-1.km-1, which is above the range of values between 0.2 and 0.4 L.s-1.km-1 adopted for sizing networks below the water table by the sewage utility company. The graphical evaluation of the tidal height and lift level data revealed the influence of tides over 1m on the lift?s behavior. The results of this research can support the operation of the system in order to reduce the network overload and encourage the incorporation by the concessionaires of routines for measuring and evaluating inflow and infiltration, as well as contributing scientifically to the understanding of undue contributions in coastal regions.