PT734478E - Sistema de drenagem subterraneo - Google Patents

Description

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Descrição “Sistema de drenagem subterrâneo” A presente invenção refere-se a um sistema de drenagem e, em particular, a um tal sistema concebido para não só recolher a água em excesso como também reenviar a água purificada para o ambiente, o mais próximo possível do ponto onde é recolhida. A água arejada e pura permite actividades aeróbicas negantrópicas no horizonte do solo tanto acima dos, como nos próprios estratos de drenagem.

Durante muitos séculos, o desenvolvimento da terra envolveu a instalação de uma infra-estrutura que começa com pontos de recolha, tais como caleiras e baixadas pluviais, a preparação de bermas e baixadas fluviais, grelhas e colectores, calhas abertas ou fechadas e canais abertos ou fechados, tanques de retenção e outros. Estes pontos de recolha primários conduzem, por sua vez, a tubos que, por seu turno, alimentam tubos ou canais para as águas de tempestades, de alimentação que, eventualmente conduzem a afluentes e a ribeiros e, finalmente, ao mar. Este processo existente, com a sua concentração de saída e o esgotamento resultante do teor de oxigénio da água, é uma das maiores causas da contaminação e do esgotamento da flora e da fauna no plante, desde o tempo dos romanos. A contínua urbanização das zonas rurais naturais, que substitui e altera o solo arável permeável por superfícies impermeáveis, altera e contamina a água superficial natural e os aquíferos nos terrenos, dando como resultado um aumento dramático da superfície de escoamento contaminada, com o resultado de inundações, tanto de menor como de muito grande importância, pois a água que normalmente teria sido absorvida pelo solo e pela flora, concentra-se nos canais impermeáveis feitos pelo homem, onde o teor de oxigénio da água é grandemente reduzido, -em comparação com o da água no ambiente natural. A água que entra nestes sistemas anaeróbicos impermeáveis fica sujeita a degradação entrópica, visto que muitos detritos, óleo e outras impurezas podem entrar no sistema, muitas vezes através dos lancis. O teor de oxigénio na água, que diminui pela mistura de matéria orgânica e poluentes, diminui continuamente à medida que passa através do sistema para os rios ou para o mar. A acumulação de lixo e lama nos sistemas de drenagem provoca a formação de poças anaeróbicas estagnadas, que podem ser um terreno propício para a criação de mosquitos e causa de doenças, em especial nos canais de drenagem abertos.

Muita lama e solo se dirigem para o interior dos sistemas de drenagem e, além disso, a carga adicional nos afluentes e nos rios provoca mais erosão, donde resultam obstruções de lama, desastrosas, e a diminuição do teor de oxigénio nos rios, lagos e eventualmente no mar. É este o mais importante problema ecológico da actualidade.

Os campos desportivos tomaram-se grandes ofensores da ecologia. As superfícies para o jogo tomam-se impraticáveis para a sua prática, devido ao desequilíbrio da água no primeiro horizonte do solo. Água a mais ou água a menos conduz à degradação da estrutura física do solo. O atraso resultante para a vegetação induz a utilização de grandes quantidades de produtos químicos, como solução para manter os campos relvados. Mas isso aumenta a contaminação das águas escorrentes.

Quando se compara a situação indesejável atrás mencionada com a situação natural não desenvolvida, pode ver-se há grandes volumes de águas escorrentes que estão a ser transportadas para maiores distâncias e isso com uma grande taxa de aumento. Nos sistemas naturais, a água da chuva é filtrada através do solo, mantendo um teor de oxigénio saudável, vai sendo continuamente limpa por essas filtrações através do solo, da areia e dos estratos rochosos e é transportada lentamente para os aquíferos.

Por conseguinte, é um objecto da presente invenção imitar o mais possível os padrões naturais de drenagem, proporcionando-se um sistema subterrâneo que proporciona não só a colheita e o transporte da água de tempestades, como também a reposição dessa água no ambiente, através de superfícies porosas, num local o mais próximo possível do ponto onde foi recolhida. É já conhecido, do pedido de patente EP 0 439 890, proporcionar uma bacia de captação subterrânea, na qual se recolhe a água e que é uma câmara estrutural com paredes perfuradas. Em tomo da câmara há um tecido geotêxtil, na forma de um saco, sendo a ideia que a água e o ar na câmara possam escoar-se através das paredes e do saco para o terreno circundante. A bacia de retenção tem a forma de uma câmara única e é difícil construí-la com grandes dimensões. Sugere-se um sifão para levar água da bacia de retenção para sítios afastados. A patente USA 4 765 643 apresenta, por sua lado, um sistema em que uma manga de tecido geotêxtil tem três porções interligadas, para usar em ligação com um tubo principal e um tubo lateral. A patente FR-A-2 659 996, por outro lado, apresenta um sistema de drenagem superficial, que compreende painéis de drenagem, que assentam numa membrana impermeável, para definir uma camada de drenagem horizontal, de modo que a água drenada alimenta horizontalmente a camada de drenagem. A patente GB 2 266 647 apresenta uma disposição um tanto semelhante, mas neste caso os painéis têm uma parede superior perfurada e uma parede inferior impermeável, para impedir que a água passe para baixo da camada de drenagem.

De acordo com a invenção, proporciona-se um sistema de drenagem subterrâneo que define o armazenamento da água e/ou canalizações de água que compreendem uma estrutura que é envolvida em material geotêxtil (9) permeável à água e da qual e para a qual a água pode escoar-se para e a partir do terreno envolvente, caracterizado por a referida estrutura (4) compreender uma pluralidade de módulos (4), em forma de caixa que suporta cargas, dispostas adjacentes, cada uma das quais tem painéis de parede (1, 8), com furos que as atravessam, de modo que a água pode escoar-se para dentro e para fora das canalizações e/ou dos depósitos de armazenamento, através dos painéis das paredes, sendo os referidos depósitos e/ou canalizações feitos de materiais porosos, para permitir que a água se escoe em todas as direcções, através dos materiais, de modo que, em utilização, a água penetra passando dos referidos depósitos e/ou canalizações para a terra circundante. O sistema de drenagem de acordo com a invenção define formas de realização de depósitos e/ou canalizações da presente invenção tem a capacidade de alterar o deslocamento da água natural substituindo os sistemas feitos pelo homem, entrópicos, impermeáveis, por um sistema natural entrópico, com melhoramento resultante na qualidade da flora e da fauna. O solo arável permeável ou as estruturas superficiais com um coeficiente de compactação reduzido são importantes para assegurar a penetração no interior do sistema Nas formas de reálização preferidas da presente invenção, a drenagem aeróbica posiciona electrostaticamente os finos do solo acima do geoíêxtil hidrófilo que circunda a estrutura da presente invenção. O material fino é repelido e substituído por partículas maiores, permitindo que água limpa, oxigenada, passe através das mesmas, melhorando assim as capacidades de drenagem. Isso interromperá a estratificação normal, por dimensões do solo, criando assim as condições necessárias para o crescimento saudável e rápido da flora e a proliferação resultante da fauna. As plantas têm assim as condições ideais de solo, sem a necessidade de fertilizantes artificiais. A fauna e a flora proliferam naturalmente de uma maneira equilibrada.

Descreve-se agora a invenção, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

As fig. 1, 2 e 3, vistas em corte de sistemas de drenagem de acordo com formas de realização da presente invenção; A fig. 4, um módulo para definir canalizações de uma forma de realização da presente invenção; A fig. 5, uma outra forma de realização da presente invenção; A fig. 6, uma vista esquemática de uma estrutura de módulos discretos de acordo com uma forma de realização da presente invenção; A fig. 7, um módulo de célula de drenagem apropriado para a construção de formas de realização da presente invenção;

As fig. 8a, 8b, 8c, algumas formas de tanques ou canais, de acordo com algumas formas de realização da presente invenção; A fig. 9, um sistema total de gestão da água para uma casa, que utiliza formas de realização da presente invenção; 6

As fig. 10 e 11, esquematicamente, a utilização de um tanque de retenção para irrigar árvores de parques e faixas medianas.

Durante a chuva, devido ao uso extensivo de alcatrão, betão e edifícios, a absorção natural de água no solo é limitada a pequenas áreas de parques e jardins.

Com os sistemas existentes, a água da chuva escoa-se pelas ruas e passeios, que são feitos de material impermeável à água e escoa-se para as caleiras, através de grelhas, para as canalizações subterrâneas impermeáveis. Como é evidente, as águas correntes transportam lixo, através das grelhas, para o interior das canalizações. Usualmente, as canalizações ligam-se a tubos de maior diâmetro ou canais abertos para as águas correntes ou de drenagem. Os canais e as canalizações subterrâneas para as águas das tempestades, abertos, existentes são usualmente construídos para transportar a água corrente em excesso para uma massa de água de grandes dimensões, por exemplo um lado ou o mar. O canal de drenagem aberto convencional, com paredes de betão, é aberto, permitindo a entrada de resíduos orgânicos naturais, tais como folhas, coipos de animais e solo, bem como resíduos produzidos pelos homens, tais como plásticos. Este material é recolhido ao longo de todo o comprimento do dreno e deposita-se nos sistemas fluviais e, fínalmente, no mar.

Devido à elevada concentração de material orgânico, o oxigénio da água escoa-se e isso, juntamente com a lama e outros poluentes arrastados, degrada os nossos sistemas fluviais.

Como as paredes de betão e as canalizações impermeáveis são substancialmente impermeáveis à água, a água é retirada do ambiente, no local onde entra no canal, com uma oportunidade mínima de essa água entrar imediatamente na 7 água no solo.

Além disso, estes canais abertos acumulam resíduos e lama, bem como porções de água estagnada, que causa doenças e constituem terrenos ideais para a criação de mosquitos, ratos e outros insectos. Canais para as águas das tempestades, de grandes dimensões, profundos, abertos são também um perigo para crianças pequenas e animais e um perigo potencial para o trânsito de veículos.

Mesmo no caso de um sistema de drenagem fechado, que utiliza tubos subterrâneos, a lama, o lixo e poluentes são varridos para dentro dos tubos, através dos pontos de recolha das caleiras, tais como drenos, diminuindo assim o teor de oxigénio da água e sendo de novo levados poluentes para o nosso sistema fluvial. A concentração do fluxo pelos sistemas de drenagem convencionais é a causa mais importante das inundações nas áreas baixas das cidades.

As formas de realização da presente invenção como as representadas nas fig. 1,2 e 3 separam, por filtração, sólidos da água e diminuem a redução de oxigénio na água contida nos tubos da presente invenção, em comparação com os canais para as águas de escorrência, devido à rugosidade da parede da superfície e à turbulência daí resultante. A forma de realização representada na fig. 1, compreende três camadas de tubos ou tanques porosos (4), enterrados numa camada de areia (5). Devido à natureza porosa dos tubos ou tanques, a água (6) passa do solo arável (7) para o interior dos tubos ou tanques (4), onde se acumula, ou se escoa, para o ponto de recolha apropriado. A água pode facilmente escoar-se do tubo superior para o tubo inferior e para fora, através das paredes do tubo, para a água do solo, ao longo do comprimento do tubo. Qualquer água que se desloque pelo comprimento do tubo é filtrada e oxigenada.

Na fíg. 4 está representada lima forma de realização, na qual uma secção ou módulo de tubo (4) é feito de paredes de betão perfuradas (8), com saliências (2) que se ajustam no interior de cavidades (3), nas paredes transversais interiores (1). Unem-se módulos de canalização para formar uma estrutura, sendo essa estrutura envolvida num geotecido.

Embora possa usar-se qualquer material poroso, tal como betão, a forma de realização representada na fig. 1 compreende tubos de plástico de módulos (4), com paredes duplas perfuradas (8), para proporcionar resistência estrutural e permeabilidade à estrutura com uma camada de material geotêxtil (9), colocado em tomo da estrutura. O conjunto da estrutura é envolvido por areia limpa (10). Em certas circunstâncias, nem todas as paredes precisam de ser perfuradas. A forma de realização representada na fig. 2 utiliza três camadas, cada uma com quatro tubos porosos constituídos por módulos (4). A construção da forma de realização é semelhante à da fig. 1.

Os tubos de drenagem da fíg. 4 podem ser construídos a partir de módulos de painéis de células de drenagem (11), como se descreve mais adiante, com referência à fíg. 8. Estes painéis de células (11) são colocados por baixo do ombro (12) de uma estrada (13). Os painéis de células de drenagem (11) são envolvidos em material geotêxtil (9) que, por sua vez, é enterrado no enchimento (10) de areia limpa Os painéis de células de drenagem (11) ajudam o transporte da água para o tanque de retenção (36), a partir do qual a água penetra, gradualmente (38), de novo na água do solo.

Na fig. 5 representa-se uma variante desta construção, na qual a camada superior (17) dos painéis de células (11) de parede dupla é coextensiva com o ombro (12) da estrada, embora se situe por baixo do ombro da estrada e se estenda para além do ombro da estrada para o interior da área relvada adjacente (14) e forme a superfície superior do canal (15).

Pode ver-se que o canal (15) de secção rectangular tem uma parede superior e uma parede inferior, e duas paredes laterais, construídas por módulos de painéis de células (1) de drenagem de parede dupla, sendo analogamente envolvidos por material geotêxtil (9) e areia limpa (10).

Proporciona-se também um tanque (16), permeável ou semi-permeável, por baixo da camada horizontal superior (17) de material de células de drenagem, entre a estrada (13) e o canal (15). Este tanque é rectangular e construído a partir de painéis de células de drenagem de parede dupla, envolvidos por material geotêxtil e enterrados em areia limpa. Pode ver-se que a água escorrente (não representada) proveniente da estrada (13) correrá para o ombro (12), devido ao abaulamento da estrada, sendo depois filtrada para baixo, através do ombro permeável e do material geotêxtil, para o espaço vazio entre as duas paredes dos painéis de células de drenagem (11). Esta água pode depois escoar-se através da camada superior (17) do material de células de drenagem, no sentido indicado pela seta (18), para a área relvada adjacente (14). Na eventualidade de um grande aguaceiro produzir não só águas escorrentes provenientes da estrada como também a saturação da área relvada (14), então as águas escorrentes da estrada primeiro encherão o tanque de retenção (16) e, depois, uma vez o tanque de retenção cheio, encherão o canal (15). O tanque (16) reterá água e permitirá depois, lentamente, que a água penetre no terreno circundante. A água escorrente é portanto contida uma área adjacente àquela onde se originou e pode penetrar lentamente através das camadas de solo, depois da chuva inicial.

Na situação em que se produz mais água escorrente que aquela que pode ser retida pelo tanque (16), o canal (15) aceita então mais dessa água e, inicialmente, actua como depósito secundário. No entanto, o canal (15) tem uma certa inclinação, como sucede nos canais convencionais para as águas de tempestades, de modo que o molhamento excessivo da área ilustrada na fíg. 6, que excede a capacidade do tanque (16), pode conduzir a que a água escorrente seja transportada para uma área adjacente (não representada), pelo canal (15).

Porém, o canal (15) é essencialmente diferente dos canais existentes para as águas de tempestades, pelo facto de a água neles contida ter sido primeiramente filtrada, antes de entrar no canal e, em segundo lugar, pode sair do canal através das paredes do canal permeáveis à água, no primeiro local disponível onde o solo circundante não esteja saturado. Desta maneira, distribui-se água limpa para o local não saturado mais próximo daquele em que se originou essa água. A fíg. 6 ilustra um processo para a construção de um canal de drenagem utilizando painéis de drenagem discretos de células, planos, para formar módulos individuais com duas câmaras (19) e (20). Compreende-se que cada um dos módulos é constituído por um tecto (21), um pavimento (22) e três paredes verticais (23). Colocando os módulos topo-a-topo e unindo-os com elementos de união (não representados) os módulos com extremidades abertas podem formar uma conduta de comprimento indefinido. Como pode ver-se na fig. 1, a conduta formada pelos módulos é colocada numa vala (24), que foi previamente forrada com areia limpa (10) e material geotêxtil (9). Depois de completar a montagem da conduta e de envolver completamente com o material geotêxtil (9), a vala (24) pode preencher-se primeiramente com areia e depois, se necessário, com outro material (não representado).

Na fíg. 7 está representada uma forma de módulo de células de drenagem, no qual os painéis de células de drenagem (11) compreendem paredes (25) e (26) paralelas, planas e afastadas, com elementos de reforço (27) interpostos entre as mesmas. Neste exemplo, as aberturas (28) em cada uma das paredes (25) e (26) são substancialmente rectangulares e estão dispostas em xadrez, alternando com secções (29) planas, substancialmente rectangulares, que suportam cargas, com as mesmas dimensões. Estas secções resistentes (29) estão bem adaptadas para suportar material geotêxtil. Nesta forma de realização dos painéis de células de drenagem, as aberturas (28) num dos lados estão desalinhadas das aberturas no lado oposto, proporcionando-se assim um efeito deflector da água que passa entre os mesmos. Este produto pode ser feito de materiais plásticos por moldação por injecção.

Os módulos dos canais poderiam ser feitos de qualquer material, com as paredes de qualquer espessura desejada, com perfurações de quaisquer dimensões.

De preferência os módulos dos canais têm dois lados abertos opostos, mas podem ser completamente fechados.

Os tanques ou canalizações das formas de realização da presente invenção podem ter o formato modular, podendo unir-se módulos em qualquer número desejado, para formar um tubo, como na fig. 8a ou um depósito (39), com dois tubos (40) e (41) como mostra a fig. 8b, ou como tubo curvo (42) como mostra a fig. 8c.

Como se representa na fig. 11, a utilização de uma forma de realização da presente invenção aumenta grandemente a recolha da água da chuva que cai no local. A água é recolhido por absorção directa, através do solo, quer canalizada para tanques permeáveis a partir de áreas duras. A utilização de tanques de percolação ou retenção (36) permite a penetração gradual de água limpa de novo no aquífero, como se mostra nas fíg. 10 e 11. Quando os tanques de retenção (36) recebem água escorrente, ela é libertada lentamente para o solo adjacente a árvores, ou similares, para assegurar a sua irrigação apropriada.

Como pode ver-se claramente a partir de todas as formas de realização representadas nas fíg. 1 a 11 e, em especial, nas fíg. 8 a, b, c, os módulos têm a configuração de caixas e dispõem-se uns adjacentes aos outros. Como é evidente a partir das fíg. 1 e 6 e das descrições aqui feitas, os módulos estão dispostos para formar uma estrutura de armazenamento e de canalização da água, sendo a estrutura envolvida com um geotêxtil, de modo que a água pode escapar-se, através dos módulos e do geotêxtil envolvente, para o solo circundante.

Portanto, a presente invenção proporciona um sistema de recolha e drenagem que retém e distribui a água da chuva numa área o mais próxima possível da queda da chuva.

Lisboa, 19 de Outubro de 2001

1269-063 l.ISBOA

Claims (7)

1 π Reivindicações 1. Sistema de drenagem subterrânea, que define o armazenamento e/ou a canalização de água, que compreende uma estrutura, que é envolvida por um material geotêxtil (9) permeável à água, e no qual a água pode ser contida e podendo escoar-se do mesmo ou para o mesmo, proveniente do solo envolvente, caracterizado por a referida estrutura (4) compreender uma pluralidade de módulos (4) na forma de caixas, que suportam cargas, e dispostas umas adjacentes às outras, tendo cada um dos módulos painéis de parede (1,8) com furos que as atravessam, de modo que a água possa escoar-se para e do armazenamento e/ou da canalização, através dos painéis das paredes, sendo o referido armazém e/ou a referida canalização feitos de material poroso, para permitir que a água se escoe em todos os sentidos através dos materiais, de modo que, em utilização, a água penetre na terra envolvente a partir do referido armazenamento e/ou canalização.

2. Sistema de drenagem subterrâneo de acordo com a reivindicação 1, no qual um módulo compreende dois painéis (8) de parede exterior perfurada opostos, estendendo-se pelo menos dois painéis de parede, perfurados (1), transversalmente entre os mesmos, e meios de ligação, na forma de cavidades (3) e pemos (2) que se adaptam às cavidades, situados em painéis de parede adjacentes (8), para fixar painéis adjacentes mutuamente.

3. Sistema de drenagem subterrâneo de acordo com a reivindicação 1, no qual cada módulo de painel de parede compreende duas paredes (25, 26) planas, separadas, e componentes de reforço (27) entre as mesmas, com aberturas (28) situadas em paredes opostas.

4. Sistema de drenagem subterrâneo de acordo com a reivindicação 3, no 2 2 « ι qual as aberturas (28) numa parede (25) estão desalinhadas em relação às aberturas (28) da outra parede (26).

5. Sistema de drenagem subterrâneo de acordo com a reivindicação 1, no qual a estrutura compreende um comprimento de canalização, formando o geotêxtil um manto exterior.

6. Sistema de drenagem subterrâneo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual a estrutura compreende uma pluralidade de canalizações, cada uma em contacto com a canalização adjacente, de modo que a água pode escoar-se não só ao longo da canalização respectiva como também entre canalizações adjacentes, cobrindo o invólucro de material geotêxril (9) pelo menos as perfurações da superfície exterior da pluralidade de canalizações, com uma camada de areia (10) que envolve o geotêxtil (9).

7. Sistema de drenagem subterrâneo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, que inclui uma camada única de painéis (11) de parede modulares, cobertos com material geotêxtil permeável à água para transportar água para a estrutura.