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SUDS Curso Intensivo EAAB - PUJ Convenio 965-2008
SUDS Short Course
SUDS Curso Intensivo
EAAB - PUJ Convenio 965-2008 27th May 2010
By Professor Chris Jefferies, University of Abertay, Dundee, Scotland
SUDS Curso Intensivo EAAB - PUJ Convenio 965-2008
Preparation of material for this was course was assisted by funding from the following European programmes.
Interreg North Sea IV programme SKINT
EU Sixth Framework Research Programme
SWITCH
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SUDS TrainingUniversidad Javeriana May 27 2010
Chris JefferiesUrban Water Technology CentreUniversity of Abertay Dundeewww.uwtc.tay.ac.uk
• To identify the need for SUDS in a catchment.
• To develop design criteria for SUDS systems.
• To understand the development of appropriate SUDS details.
• Identificar la necesidad del uso de SUDS en una Cuenca
• Desarrollar los criterios de diseño para un sistema de SUDS
• Entender los detalles para el desarrollo apropiado de sistemas SUDS
Objetivos del curso (Course objectives)
1. Conceptos básicos de SUDS2. Elementos que guían el diseño de SUDS3. Los diferentes componentes de SUDS4. Problemas de escorrentía causados por los excesos de agua
superficial5. Problemas en la calidad del agua debidos a los excesos de agua
superficial6. Planificación de cuencas y diseños hidrológicos7. SUDS – diseños hidráulicos para control local y regional8. SUDS – diseños hidrológicos para control local y regional9. SUDS – diseños para la calidad10.Fuentes de control de SUDS y detalles11.Cultivos de aguas lluvias y re-uso
12.Conclusiones
Contenido del curso (Course Content)
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Course Content
1. Basic concept of SUDS2. Drivers for the design of SUDS.3. The different SUDS components.4. Flood problems caused by excessive surface water.5. Water quality problems caused by excess surface water.6. Catchment planning and hydrological design.7. SUDS – hydraulic design for site and regional control.8. SUDS – hydrological design for site and regional control.9. SUDS – Design for quality10. Source control SUDS and detailing.11. Rainwater harvesting and re-use.12. Conclusions
1. Sostenibilidad (Sustainability)
A. ¿Cuál es el significado de “sostenibilidad” en el contexto de Bogotá?
B. ¿Qué funciones se requieren de los componentes del sistema SUDS en cada localidad? Calidad, cantidad, servicios.
C. Introducción al triángulo de SUDS
A. What is the meaning of ‘sustainable’ in the context of Bogota?
B. What are the functions required of SUDS components at each location?
Quality, quantity, amenity
C. Introduction to the SUDS triangle.
1. Conceptos básicos (Basic Concepts)
A. Los elementos de sostenibilidad:
Económicos
Ambientales
Uso de recursos
Uso sostenible de la energía
Mantenimiento
Entrenamiento
A. The elements of sustainability.
Economic.
Environmental.
Use of resources.
Sustainable energy use.
Maintenance.
Training.
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B. Functions of SUDS.
Quantity (floods).
Quality (pollution).
Amenity.
Important ReferenceConstruction Industry Research and Information
Association (CIRIA)
The SUDS ManualAvailable at www.ciria.org.uk/suds/
B. Funciones de los SUDS
Cantidad (flujo)
Calidad (polución)
Servicios
1. Conceptos básicos (Basic Concepts)
1. SUDS control local flooding
Roof of Ford transit van
1. SUDS control the quality of runoff
Brazil Scotland
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1. SUDS Provide amenity
Control regional– Laguna de retenciónBelo Horizonte, Brazil
Korea – stream opened out foramenity
1. SUDS Integrate agendas
I will return to this location later
Cantidad Calidad
Comodidad
1. El triángulo de drenaje urbano Los métodos de drenaje de agua superficial que se refieren a aspectos de cantidad, calidad y comodidad se conocen como
Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS)
El triángulo de drenaje urbano - equilibra el impacto de drenaje urbano
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1. Sesión de discusión (Discussion session)
¿Cuál es el significado de “sostenibilidad” en el
contexto de Bogotá?
What is the meaning of ‘sustainable’ in the context of Bogota?
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2. Elementos que guían el diseño de SUDS
Expansión urbana y desarrollo – Los SUDS controlan caudales y ayudan a prevenir las inundaciones
Aumento de flujos en el sistema de drenajes de áreas urbanas –Los SUDS pueden reducir los caudales en el alcantarillado y descarga de alcantarillado en los eventos de crecientes
Contaminación difusa – Los SUDS controlan la calidad del agua de escorrentía en las superficies urbanas
Corrientes en quebradas – Los SUDS controlan el aumento de los caudales y la calidad del agua
Los SUDS ayudan a controlar los efectos del cambio climático.
2. Drivers for SUDS implementation
2. Drivers for SUDS implementation
Urban expansion and development - SUDS control flowrates
and help avoid flooding.
Increased flows in the drainage systems of urban areas –
SUDS can reduce sewer flooding and discharge of sewage at
overflows.
Diffuse pollution – SUDS control quality of runoff from urban
surfaces.
Flows in quebradas – control of increased flows and poor
water quality.
Assist in controlling the effects of climate change.
2. Driver – urban expansion
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2. Driver – sewage discharge fromsewer
2. Driver – sewer infrastructure
Old sewer, bad conditionReplacement sewers
Discharge point to river
2. Driver – Old sewers and combined sewer overflow
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Cowdenbeath
Kinross
Glenrothes
Lochgelly12 km restricted capacity
New Tank
LevenmouthWorks
Forth
Estu
ary
Loch Leven
Replace SewerLeven
Ore
Lochty
CardendenReplace twelve CSOs with One
2. Example of an upgrading scheme
2. Driver – diffuse pollution
Contaminación difusa
2. Driver – Degraded watercourses
Erosion caused by increased runoff rates
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Pausa para pensar en los elementos que guían el diseño de SUDS
¿Cuáles son los elementos guía en el caso del Estado de Rosetree?
¿Cuáles son los elementos guía en el caso de la quebradas de Bogotá?
Pause for thought – Drivers
What are the drivers in the case of the Rosetree Estate?
What are the drivers in Proyecto Quebradas?
Development A
Residential area draining through detention basin
Residential area draining through detention basin. Houses with soakaways
Development C
Development B
Development D
Development E
N
25
25
30 30
35
35
40
40
100m
40 m. Above Ordnance Datum
River Springbourne
Open space and community woodland.
Area of sandy soils
Limit of 200 year floodplain
Development A
Basin 3
Basin 1
Basin 2 Residential area draining
through detention basin
Storm Sewer
Detention basin
Residential area draining through detention basin. Houses with soakaways
Development C
Development B
Development D
Development E
Boundary of Development
Outlet Swale
Pond
River Springbourne
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3. The different SUDS components
Different SUDS types and their applicability
Ponds, wetlands
Basins, swales
Permeable paving, source control
3. SUDS types – level 1
Source control (level 1 treatment)
Filter strips – very efficient
Permeable paving – very efficient but need maintenance
Roadside filter drains – I don’t like these.
Green roofs
Water butts
Gully pot filters – a lot of research still needed.
The treatment train is important for larger systems
3. SUDS types – levels 2 & 3
Site control – (level 2 treatment)Swales
Detention basins
Detention ponds
Regional Control – (level 3 treatment)Retention pond & wetland
Disposal to ground (after groundwater risk assessment)
The treatment train is important for larger systems
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Control en origen y local – Cuneta VerdeControl en origen – Drenaje filtrante
Control en origen –Pavimento permeable Control local – Depósito de detención
3. SUDS Components review
3. Permeable Paving and detention
3. Detention basin in highway
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3. Pausa para pensar – Componentes de los SUDS
Explique a sus vecinos la forma en que los SUDS funcionan en términos de sus características hidráulicas. Considere nuevos y viejos sistemas.
•Un filtro para el drenaje a lo largo de una vía congestionada•Un reservorio de agua que sirve al desarrollo de 300 casas•Un pavimento permeable en la estación de transmilenio•Un terreno pantanoso junto a una carretera
3. Pause for thought - SUDS Components
3. Pause for thought - SUDS Components
Explain to your neighbour how the following SUDS work in terms of their hydraulics. Consider new and old systems;•A filter drain alongside a busy road.
•A pond serving a development of 300 houses.
•Permeable paving at a train station.
•A roadside swale.
4. Problemas de escorrentía causados por los excesos de agua superficial
Causas de los problemas de escorrentíaCapacidad limitada del canalElevación insuficienteConstrucción de nuevos desarrollosAumento de pavimentos en el área aferente
Soluciones a los problemas de escorrentíaAlmacenamiento para reducir corrientesBancos de almacenamientoReubicación de viviendasDesviación de canales
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4. Flood problems caused by excess surface water
Causes of flood problems;Limited channel capacityInsufficient elevation.Construction of new developments.Increasingly paved contributing area.
Solutions to flooding problemsStorage to reduce flows.Bank raising.Moving local people.Diversion channels.
4. Limited elevation
New Orleans
4. Insufficient channel capacity
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4. Development River Kifisos, AthensWhere did the river go?
4. Problemas de escorrentía (Flood problems)
Aspectos de las escorrentías pluviales que NO pueden ser manejados con SUDS
• Corrientes de los ríos• Corrientes de mareas• Escorrentía de porciones muy grandes sobre la ladera de una
montaña
Problemas de las escorrentías pluviales que deben ser solucionados con SUDS
• Aumento de la tasa de escorrentía en un lugar específico• Aumento en la contaminación por el lavado con aguas lluvias en
lugares específicos• Escorrentías internas que se presenten al interior de un lugar en
particular• Escorrentía externa de aguas que atraviesan un lugar en
particular (poco probable, pero posible)
4. Flood problems
Flooding issues which can NOT be addressed by SUDS• Flooding from rivers• Tidal flooding.• Runoff from large sections of hillside.
Pluvial flooding problems which must be addressed by SUDS• Increased rate of flow from the site.• Increased pollution with the runoff from the site.• Internal flows generated within site.• External flow of water through the site (unlikely but
possible).
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•What are the hydraulic design issues?
•What effect would connecting additional area have?
Pause for thought – Flood Issues
4. Pausa para pensar – Problemas de escorrentía
•Discuta cuáles son los principales problemas en el manejo
de las quebradas en Bogotá
•¿Qué aspectos son los más importantes?
Pause for thought – Flood problems
Discuss what are the principal flood problems in Proyecto Quebradas?
Which issues are the most important?
5. Problemas en la calidad del agua debidos a los excesos de agua superficial
Causas de los problemas en la calidad de aguasContaminación difusa, industrial, residencial y comercialDescargas puntualesFlujo excesivo de sistemas combinados de alcantarilladoSoluciones a los problemas de contaminación de aguasSoluciones tradicionales de incremento en la capacidad de las tuberías, bombas y almacenamientoDesconexión de aguas superficiales de sistemas existentes (retroalimentación)Control en la fuente para nuevas áreasControles locales y regionales en nuevas áreas
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5. Water quality problems caused by excess surface water
Causes of water quality problemsDiffuse pollution; industrial, residential, commercialPoint source dischargesExcessive flow in combined sewers.
Solutions to water quality problemsTraditional solutions of increasing capacities of pipes, pumps, storage.Disconnection of surface water from existing systems (retrofit).Source control solutions in new areas.Site and regional control in new areas.
5. Contaminación difusa
Titular- “Comienza un nuevo negocio”. Ahora una actividad regulada
Brazil Scotland
5. Contaminación difusa
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Even less Happy
Disaster
5. Point source pollution
6. Catchment planning and hydrological design
Rural/ urban catchments.
Source control/ end of pipe control
On-line/ off line storage.
Surface water hydrology, rainfall/ runoff processes
Hydro-geology,
Availability of data
Source: CSIRO
Water treatment
Reservoirs
STP
Dams
Climate
Greywatercollection and
treatment
HouseholdsCities
Industry
Districts
Ocean outfall
PipelinesPipelines
AgricultureAgriculture
Natural system – rivers, oceans, aquifers
Natural system – rivers, oceans, aquifers
Natural system – rivers, oceans, aquifers
6. Catchment Planning
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West Pond
Football
Conveyance swaleGoogle arial view of Part of Dundee
Driver is Flooding SUDS
Control regional –Laguna de retención
Ahora 100% Desarollo
A Housing development Control regional – Laguna de retención
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Canopy InterceptionEvapo-transpiration
Surface RunoffInterflow
Baseflow
Undeveloped site
Flow(Q)
time
Runoffhydrograph
6. Hydrological Cycle - natural
From a rain event, flows have a particular pattern for a given catchment.
Increased Surface Runoff
Transpiration
Reduced InterflowReduced Baseflow
Flow(Q)
time
New Runoffhydrograph
After development, rainfall is almost completely converted to runoff because it is unable to percolate into the soil
Development changes the runoff patterns in characteristic ways
6. Hydrological Cycle - developed
Q
t
El desarrollo aumentará la escorrentía a menosque haya atenuación del flujo
Caudal antes de desarrolloFlow before development
Caudal después sin SUDSFlow after without SUDS
Flujo después del desarrollo con SUDSFlow after development with SUDS
6. Atenuacion del flujo
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Q
t
El rol del flujo continuado y la atenuación de volumen
Volumen de atenuaciónAttenuation Volume
Flujo continuadoContinuation flow
6. Flujo continuado
Almacenamiento
El caudal de entrada es muyvariable y debe ser controlado
Inflow is very variable and needs to be controlled
El caudal de salidadebe estar en el valorrequerido
Outflow should be at required value
¿Cuál es el valorrequerido?
But what is the required value?
Cuando el almacenamiento estálleno, puede haber caudal de salida en otra dirección
When storage is full, there may be overflow in another direction
Esto ocurre cuando el período de retorno se excede
This happens when the return period is exceeded
6. El rol del almacenamiento
almacenamiento
caudal de salida
Storage is used to control outflow
Possible Infiltration
Infiltration gives benefits for both water quality and flow attenuation
caudal de entrada
6. Hydrograph – need for storage
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NATS car park Edinburgh - Comparison of runoff rates between paved and porous sections
0
1
2
3
4
5
6
7
11/05/9819:00
11/05/9819:42
11/05/9820:24
11/05/9821:06
11/05/9821:48
11/05/9822:30
11/05/9823:12
11/05/9823:54
12/05/9800:36
12/05/9801:18
12/05/9802:00
12/05/9802:42
12/05/9803:24
12/05/9804:06
12/05/9804:48
12/05/9805:30
Inte
nsity
(mm
/h)
Tarmac Rate (mm/h)
Porous Rate (mm/h)
Rainfall Intensity (mm/h)
6. Evidencia del almacenamiento
6. Summary of the storage concept
• Development causes an increase of flows.
• Normally modelling (simple) is needed to determine the runoff hydrograph.
• Most SUDS require STORAGE
• Storage is required to ATTENUATE the flows.
• The more the storage, the better the potential for attenuation.
• The undeveloped flow is the target value for the CONTINUATION FLOW.
• The continuation flow is often know as GREENFIELD RUNOFF.
6. Details of Hydrological design
• Methods of rainfall estimation.
• Determining the inflow into the SUDS.
• Calculation of greenfield runoff.
• Determination of continuation flow.
• Determination of attenuation volume.
Key hydrological design concepts
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Necesario para calcular volumen de atenuación e índices de caudal salida. A partir de la información local
Rainfall Intensity- Duration Curve
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Duration (min)
Rai
nfal
l Int
ensi
ty (m
m/h
)
2 Year 5 Year 100 Year
Curvas de Intensidad de precipitación – duración
La información básica para mètodos de diseño
• Los métodos usan las estadísticas de precipitación
• Empezar con el punto de la intensidad de lluvia
•Duración
•Período de retorno
• Modificar usando factor de reducción de área
• Normalmente incorporado en el software
6. Estimación de precipitación
• Methods use Rainfall Statistics• Start with point rainfall intensity
•Duration•Return Period
• Modify using areal reduction factor• Normally incorporated into software
Cálculo de escorrentía existente basado en Método Racional
Q = 2.78 C x i x A
6. Escorrentía local
Q = Caudal (l/s)
C = Constant
i = Intensidad de precipitation (mm/h)
A = Area (Ha)
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Volúmenes para tratamiento y atenuación del flujo
1. Principios
2. Tasa de caudal de drenaje aguas abajo
3. Curvas duración intensidad precipitación
4. Período de retorno
5. Ruta del flujo & SUDS
6. Volúmenes para atenuación del flujo
1. Principles
2. Drain down flowrate
3. Rainfall Intensity Duration Curves
4. Return Period
5. Flood routing & SUDS
What return periods are appropriate?
• Design inflow to storage?
• Continuation flow?
• Extreme events?
6. Pause for thought - return period
Lugares grandes: Una variedad de métodos disponibles; e.g.
En el Reino Unido existen variedad de métodos de cálculo de la escorrentía de zonas no edificadas
80.957.04 Racional Modificada93.759.43 FSSR6
112642 Poots & CochraneN/A721 Regla empírica
Caudal de período de retorno 10 años (l/s)
Caudal de período de retorno 2 años (l/s)
Método
6. Cálculo de flujo continuado
Rule of thumb - Flujo continuado = 6 l/s/Ha
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2001002 5 10 25 500
100
200
300
400
500
Periodo de retorno (Años)
Cau
dal (
m^3
/s)
El periodo de retorno dependerá de circunstancias locales
6. Periodo de retorno
Escorrentía local existente¿Qué período de retorno de caudal se
escoge como objetivo?
¿Qué período de retorno debería escogerse como objetivo?
1. ¿Por qué estamos interesados? (control de inundaciones)
2. Continuación de período corto de retorno (¿demasiado control?)
3. Continuación de período largo (¿con qué objeto?)
4. ¿Se podría diseñar para varios períodos de retorno? (Esto es muy
complicado)
• Debe haber reglas locales
6. Periodo de retorno
What return period is appropriate?
6. Return period
1. Why are we interested? (control of flooding)2. Short return period continuation (too much control?)3. Long return period continuation (what is the point?)4. Could design for a number of return periods ( this is
very complicated)5. There must be local rules
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¿Qué período de retorno debería ser el objetivo?Los siguientes se usan para flujos en el Reino Unido
Tipo de propiedad Periodo de retorno
Hogares de niños, internados 750 años
Chalets, casas de una planta 500 años
Ocupación temporal 50 años
Estándar de propiedad común 200 años
6. Periodo de retorno
Type of Property Return Period
Children’s homes, boarding schools 750 years
Bungalows, ground floor flats 500 yearsSeasonal occupancy 50 yearsGeneral property standard 200 years
6. Pause for thought
• Define the treatment train in each part of the
distribution hub.
• Are sufficient levels of treatment provided?
• Where is the storage for attenuation installed?
Distribution hub example
Plans from the Distribution Hub
Table 1. Greenfield Runoff Rates Return period
Whole site to pond
F1 F2 F3 F4
1 year 0.8 x 7.33 x 2.25 = 13.2 l/s
0.8 x 7.33 x 0.55 = 3.2 l/s
0.8 x 7.33 x 0.50 = 2.9 l/s
0.8 x 7.33 x 0.35 =2.1 l/s
0.8 x 7.33 x 0.6 = 3.5 l/s
10 year 1.45 x 7.33 x 2.25 = 23.9 l/s
1.45 x 7.33 x 0.55 = 5.8 l/s
1.45 x 7.33 x 0.50 = 5.3 l/s
1.45 x 7.33 x 0.35 = 3.7 l/s
1.45 x 7.33 x 0.6 = 6.4 l/s
100 year 2.48 x 7.33 x 2.25 = 40.9l/s - - 2.48 x 7.33 x
0.35 = 6.4 l/s -
Table 2. Attenuation Volumes
Attenuation storage volumes (m3) Return period F1 F2 F3
(roof only) F4 Pond
1 year 24 22 10 (26) N/A 10 year 48 45 18 (51) N/A 100 year (59) (54) 23 (65) (234 – u/s storage
93)x1.3 = 183
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7. SUDS – Detailed hydraulic design
Location of flow control for hydraulic and maintenance
purposes
Methods of flow control; pipes, weirs, vortex controls
Creation of required storage
Design of inlets – access, maintenance, erosion issues
Los criteriosde salida de
efluentedeben ser
especificados
Outflow criteria must be specified
7. Continuation flow
1. Escorrentía de zonas no edificadas se usa para establecer el patrón del caudal índice
durante los eventos de lluvia
2. Detención extendida – drenaje aguas abajo prolongado hasta 24 hrs para mantener el
flujo bajo en los ríos.
3. Sucesos extremos – mantener un efluente de emergencia cuando la capacidad está
completa para evitar daños.
4. Las lagunas tienen un nivel mínimo para asegurar una piscina permanente.
Las reglas para depósitos y lagunas son similares
7. Índices para el drenaje aguas abajo
•Greenfield runoff is used to set the ‘normal’ outflow flowrate during events.
•Extended detention – draindown increased to 24h to conserve low flows in rivers.
•Extreme events – must retain an emergency overflow when storage is full to avoid damage.
•Ponds have a bottom level to ensure permanent pool.
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Flow & Level control on a storage system
Storage
Throttle Pipe Outlet manhole
H = Head Q = Flow
7. Hydraulic details
Hydraulic Control at Outlet
SUDS component
Hydraulic control
Outlet requirements govern hydraulic
design
Hydraulic Controls available are:
Thin Plate Notches & Weirs
Broad crested weirs
Throttle Pipes
Hydrobrakes
7. Hydraulic details
7. Bassin en Colorado, USA
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(Draindown level)
Nivel de drenajeaguas abajo
(‘Normal’ event level)
Nivel“normal”
(Extreme event level)
Nivel de eventoextremo
7. Bassin en Colorado, USA
(Draindown level)
Nivel de drenajeaguas abajo
X
(Extreme event level)
Nivel de eventoextremo
(‘Normal’ event level)
Nivel“normal”
7. Bassin en Colorado, USA
(Draindown level)
Nivel de drenajeaguas abajo
(‘Normal’ level)
Nivel“normal”
(Extreme event level)
Nivel de eventoextremo
7. Basin outlet
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Un complicado desagüe para cumplir los criterios de flujo variable
Laguna 4 x aliviaderosde muescas
en V
(A complicated outlet to meet variable flow criteria)
(4 x VeeNotch weirs)
7. Un complicado desagüe
Broad Crested Weir
7. Hydraulic details - weir
Flow over a weir/ notch
25
H2tan2158Q θgCe=
Vee notch
7. Hydraulic details – Vee notch
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7. Hydraulic details – perforated riser
7. Hydrobrake images
Images from HRD website
HydrobrakeFlow rotatesAn air core is formedGives the hydraulic equivalent of a smaller orificeGood control – less blockage
Head
Flow
Design zone
7. Hydraulic details Hydrobrake
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Hydrobrake – typical installation
7. Hydraulic details Hydrobrake
7. Hydraulic details Hydrobrake
Hydrobrake – typical installation
7. Pause for thought – Hydraulic design
• Video of Hydrobrakes
What is the most effective form of hydraulic control?
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8. SUDS – Detailed hydrological design
Determination of inflows into SUDS
Determination of continuation flows
Volume for attenuation.
Modelling requirements
Data requirements
•Requisito – Control de contaminantes•Para proporcionar el grado necesario de control
•Donde sea necesario.
•En teoría, Vt es el volumen necesario para retener 90% del agua pluvial.
8. Tratamiento de Volumen
•Requirement - Pollutant control.•To provide necessary degree of treatment
•Where required
•In concept, Vt is the volume needed to retain 90% of rainfall events
Período corto de detención 1 x Vt
•Elimina arena, gravilla de carretera, basura.
•Cunetas verdes, depósitos de detención, etc
Período más largo 3 o 4 x Vt•Proporciona tratamiento biológico
8. Tratamientos de volumen múltiples
Short period detention 1 x Vt
•Removes sands, road grit, litter
•Swales, detention basins etc.
Longer period retention 3 or 4 x Vt•Provides biological treatment
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IhamVt ×+= 9025)/( 3Método DEX:
donde es la fracción impermeable media del área
Basado en análisis de precipitación local
I
8. Determinación del volumen de tratamiento
where I is the average impervious fraction of the area.
Based on analysis of local rainfall
1 x VtCuneta verde
1 x VtDetención, detención extendida
3 x VtHumedal
4 x VtLagunas de detención
Volumen de tratamientoTratamiento
8. Tratamientos de volumen múltiples
1 x VtSwales
1 x VtDetention, Extended detention
3 x VtWetland
4 x VtRetention Ponds,
Treatment VolumeTreatment
Vt is one of the following
• Un volumen que capturase al menos el 90% de las aguas pluviales en un año.
• 12 – 15mm de escorrentía distribuidos sobre cada área de sub-captacióncontribuyente.
• 12 – 15mm escorrentía distribuida sobre el área impermeable de captacióncontribuyente
• El volumen de escorrentía generado por la precipitación anual media sobre el área de captación
8. Determinación del volumen de tratamiento
• A volume which would capture the runoff from 90% of storms in a year.
• 12 – 15mm runoff distributed over each contributing sub- catchment area
• 12 – 15mm runoff distributed over the contributing impervious catchment area
• The volume of runoff generated from the mean annual storm over catchment.
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8. Examples of SUDS in Berlin, GermanyDriver is Lake quality SUDS
8. Wuhan, Central ChinaDriver is Lake quality – from sewers SUDS
La cadena de tratamiento es el concepto claveen el desarrollo de sistemas UDS
Buena gestióndoméstica
Evaporación
Controlen origen
PosibleInfiltración
Controlde área Control
RegionalDescarga al
medio receptor
La cadena de tratamientoCommenca con preventiono buena gestión domésticaPor casas individuales;...
...y continua par controles en origen......a controles del areas..
…y finalmente a controles regionales.
La descarga a una corriente deagua o acuífero puede ser a partir de cualquier etapa.
8. Cadena Tratamiento Agua Pluvial
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HERRAMIENTA DE SELECCIÓN DE SUDS DE CIRIA
Nivel de tratamiento para diferentes objetos de SUDS
Objeto Residencial No-Residencial
Industrial Nivel de Control
Prevención A A A
Contención - - 1
Superficies permeables 1 1 1 (contención) origen
Franjas filtro/cunetas verdes tratamiento 1 1 2 origen & áreaDrenes filtrantes/ sub-base pavimento 1 1 ó 2 2 origen & área
Cunetas verdes 1 1 ó 2 2 origen & área
Depósitos detención extendida 1 2 2 área
Pozos y zanjas de infiltración 1 2 3 origen & área
Depósitos de infiltración 1 2 3 origen & área
Lagunas de retención 1 2 3 Regional
Humedales 1 2 3 Regional A Siempre necesario 1 primer nivel de tratamiento 2 segundo nivel tratamiento 3 tercer nivel de tratamiento
CIRIA SUDS SELECTION TOOL
Level of Treatment for different SUDS devices
Device Residential Non-Residential
Industrial Level of Control
Prevention A A A
Containment - - 1
Permeable surfaces 1 1 1 (contained)
source
Filter strips/treatment swales 1 1 2 source & site
Filter drains/pavement sub-base 1 1or 2 2 source & site
Swales 1 1or 2 2 source & site
Extended detention basins 1 2 2 site
Soakaways/ infiltration trenches
1 2 3 source & site
Infiltration basins 1 2 3 source & site
Retention ponds 1 2 3 Regional
Wetlands 1 2 3 Regional A Always required 1 first level of treatment 2 second level of treatment 3 third level of treatment
Incorporating SUDS in the open space – in Holland
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8. Example of integration of hard and soft
SUDS Beside a canal in Holland.
Development of high density – this is the only area of green space.
Control of water takes place both in the road and in the adjacent green
space
How many levels of treatment can you see?
¿Cuántos niveles de tratamiento puede identificar?
9. SUDS – Design for Quality
Levels of treatment
Treatment train hierarchy
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Cadena Tratamiento Agua PluvialLos sistemas de control en origen generalmente se ubican cerca del punto de
origen de la escorrentía; de manera que la cantidad de escorrentía y de
contaminantes que se deben controlar se limitan a niveles reducidos y
manejables.
9. Control en origen
Stormwater Treatment Train Source controls are generally placed near the runoff point of origin so the amount of runoff and the quantity of pollutants that must be dealt with are limited to small and manageable levels
9. Cadena de Tratamiento de Agua Pluvial
Control en origen:control de escorrentía en o cerca de fuente
Esto puede incluir recogida de agua de techos en tinas
Source control:Source control is the control of runoff at or near its sourceThis may include collecting roof runoff in water butts
9. Cadena de Tratamiento de Agua Pluvial
que más tarde pueda emplearse para regar, etc.
Which can later be used for watering etc
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Hidrología de Pavimentos PermeablesHydrology of Permeable Paving
7 - 8 Agosto 1998 (12:00 - 8:00)
0.00.51.01.52.02.53.03.5
12:0
0
14:0
0
16:0
0
18:0
0
20:0
0
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0
08:0
0time
Inte
nsid
ad d
e es
corr
entía
(m
m/h
)
01234567 In
tens
idad
de
lluvi
a (m
m/h
)Lluvia Poroso Asfalto
9. Control en origen
9. Control local
Depósitos de detención son depresiones vegetadas¿Qué son depósitos de detención?
Estas depresiones están secas excepto durante e inmediatamente después de tormen
Detention basins are vegetated depressions. These depressions are dry except during and immediately following storm events
9. Control local
Durante eventos de tormenta, el agua de escorrentía superficial es conducido a través del depósito de detención extendido
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Caudalsalida
9. Control local
El caudal de salida está restringido de manera que el depósito se llene de escorrentía
The outlet is restricted so that the basin fills with runoff
La estructura de control en el caudal de salida está diseñada para liberar lentamente el agua retenida
9. Control local
Esto da tiempo para que los sólidos en suspensión precipiten y el flujo punta disminuya
This provides time for suspended solids to settle out and for the flow peak to attenuate
9. Control regional
¿Qué son los controles regionales?Depósitos, lagunas, humedales y pantanos pueden ser parte del sistema de drenaje natural.
Basins, ponds, wetlands and marshes can be part of the natural drainage system.
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Valor estéticoHábitat de vida salvaje
Valor recreativoCalidad de agua
9. Control regional
…como alternativa, los SUDS pueden ser integrados en desarrollos de tal manera que sirven múltiples propósitos
…alternatively SUDS can be integrated into developments in such a way that they serve multiple purposes. Aesthetic value Wildlife Habitat Recreation value Water Quality
Programas de educación y prevención de la contaminación para reducir las fuentesde contaminación.
Control de la escorrentía cerca de dondela lluvia cae en el suelo o en los tejados.
Atenuación o tratamiento para un grupode edificios o un tramo de carretera.
Tratamiento y sistemas de atenuación de flujo abarcando varias zonas.
Buena gestióndoméstica
Control en origen
Control local
Control regional
9. La cadena de tratamiento
•Education and pollution prevention programmes to reduce sources of pollution•Control of runoff close to where the rain falls on ground or roof surfaces •Attenuation or treatment for a group of buildings or a stretch of highway •Treatment and flow attenuation systems serving a number of sites
Resumen de diseño de estrategias para agua de calidad
Nivel de tratamiento necesario
Dispositivo Residencial No-Residencial Industrial
Niveles de tratamientonecesario 1 2 3
9. Niveles de tratamiento
Summary of design strategies for water quality
Level of treatment required
Device Residential Non-Residential IndustrialLevels of treatment required 1 2 3
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Entrada Salida
9. Procesos de tratamiento
Inlet Outlet
La escorrentía es tratada por unacombinación de decantación...
The runoff is treated by a combination of settlement...
Decantación
Hidrocarburos
Metales pesados
9. Depósitos de detención y cunetas verdes
SettlementHydrocarbonsHeavy metals
Entrada Salida
9. Procesos de tratamiento
… dilución...
… dilution...
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Entrada Salida
9. Procesos de tratamiento
…y acción biológica.
… and biological action.
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Las sub – redes son diseñadas como sistemas convencionales
9. Redes de SUDS
La red está ensamblada de la misma manera que una red convencional
SUDS Networks
The network is assembled in the same way as a conventional network
9. Redes de SUDS
9. Redes de SUDS
Los sistemas convencionales drenan colectivamente a las lagunas SUDS.
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Detención extendida
Cadena drenaje
Laguna regional Tuberías o cunetas verdes
9. Redes de SUDS
Ejemplo de red mostrando cadena de tratamiento
Volumen de tratamientoVolumen de almacenamiento de crecida
9. Volumen de atenuación y tratamiento
Volumen de atenuación y tratamiento Para lagunas de retención los volúmenes son sumados
Volumen de tratamiento Volumen de almacenamientode crecidaVolumen de tratamiento
Para depósitos y cunetas verdes usar el volumen mayor
9. Volumen de atenuación y tratamiento
Attenuation and treatment volume; For Basins and swales Use the larger volume
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Las preguntas clave para dimensionar las infraestructuras de tratamiento
¿Qué volumen es necesario tratar?• ¿Qué elementos de SUDS se requieren?
• Determinación del volumen de tratamiento
• Aportaciones aguas arriba.
9. Las preguntas para dimensionar
The Key Questions for Sizing Treatment FacilitiesWhat volume is needed for treatment?• What SUDS elements are required?
• Determination of treatment volume
• Upstream ‘credits
Las Preguntas Clave para Medir las Infraestructuras de Tratamiento
¿Qué volumen es necesario tratar?• ¿Qué elementos de SUDS se requieren?• Determinación del volumen de tratamiento• Aportaciones aguas arriba
¿Cuál es el flujo “no urbanizado”?• Basado en el uso previo de la tierra• Debe estimar la proporción del área a ser urbanizada
9. Las preguntas para dimensionar
What is the ‘undeveloped’ flow?• Based on previous land use• Must estimate proportion of area to be developed
¿Qué volumen es necesario tratar?• ¿Qué elementos de SUDS se requieren?• Determinación del volumen de tratamiento• Aportaciones aguas arriba
¿Cuál es el flujo “no urbanizado”?• Basado en el uso previo de la tierra• Debe estimar la proporción del área a ser urbanizada¿Qué volumen es necesario para hacer frente a las crecidas? • Conceptos de cálculo de avenidas.
Las Preguntas Clave para Medir las Infraestructuras de Tratamiento
What volume is needed for flood routing?• Flood routing concepts
9. Las preguntas para dimensionar
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¿Qué volumen es necesario tratar?• ¿Qué elementos de SUDS se requieren?• Determinación del volumen de tratamiento• Aportaciones aguas arriba¿Cuál es el flujo “no urbanizado”?• Basado en el uso previo de la tierra• Debe estimar la proporción del área a ser urbanizada¿Qué volumen es necesario para hacer frente a las crecidas?• Conceptos de cálculo de avenidasComponentes de detalle• Ajustar los elementos al terreno disponible• Estructuras de entrada y de salida
9. Las preguntas para dimensionar
Detail components• Fitting elements into available land• Inlet/ outlet structures
Las Preguntas Clave para Medir las Infraestructuras de Tratamiento
10. SUDS – Source control design
Design approaches for storage and treatment
Permeable paving
Swales, bioretention
Raingardens, green roofs
Plastic box type storage, design, structural and maintenance
issues.
Notar que el concepto de volumen de tratamiento no se aplica a sistemas de infiltración que están
diseñados para FLUIR.
CIRIA 156 presenta las metodologías para el diseño de infiltración
10. Infiltración
Note that the treatment volume concept does not apply to infiltration systems which are designed for FLOW
CIRIA 156 gives the methodologies for infiltration design
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Source control components;Block Paving.
Permeable Asphalt.
Below ground storage systems
Green roofs
Proprietary SUDS.
Re-using rainwater;
Storage and treatment systems.
10. Source control design
10. Pervious Paving
Pervious paving systems have a good track record of operation.
There is sound science behind operation;
For use as storage.
Removal of pollutants.
Recycling.
Maintenance is always an issue.
10. Pervious Paving
Excellent degradation of hydrocarbonsHigh removal rates of metalsOutflow better than EQS
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Some examples of systems
installed
New permeable car park
Earlier car park -asphalt with ponding
10. Pervious Paving
NATS car park Edinburgh - Comparison of runoff rates between paved and porous sections
0
1
2
3
4
5
6
7
11/05/9819:00
11/05/9819:42
11/05/9820:24
11/05/9821:06
11/05/9821:48
11/05/9822:30
11/05/9823:12
11/05/9823:54
12/05/9800:36
12/05/9801:18
12/05/9802:00
12/05/9802:42
12/05/9803:24
12/05/9804:06
12/05/9804:48
12/05/9805:30
Inte
nsity
(mm
/h)
Tarmac Rate (mm/h)
Porous Rate (mm/h)
Rainfall Intensity (mm/h)
10. Storage in Pervious Paving
10. Permeable Asphalt – Hpermarché in France
Captures and attenuates surface/rain water for controlled release
The system can be free draining into the sub-grade or contained using an impermeable geo-membrane for re-use or controlled release into the sewer system
It can also capture re-directed rain water from adjacent structures e.g. roofs
Provides an alternative to conventional drainage systems
Improves outflow water quality
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10. Flow through Pervious Paving
Natural sub-grade
Porous granular material
Porous surfacingWater passes through surfacing
Optional geotextile
Flow through Pervious Paving
Natural sub-grade
Water infiltrates into sub-grade
Porous granular material
Porous surfacingWater passes through surfacing
Water temporarily retained
Optional geotextile
10. Advantages of pervious asphalt
Reduced or zero runoff and flood riskReduced need for conventional drainage and alternatives which
sterilise land e.g. swales, ditches, urban park areasCost savings opportunities – reduced build timeMaximises land useGrey water harvestingSoakaways for roofsRemoval of pollutantsReduced noise and spray.Improved public comfort/safety
ApplicationsLightly trafficked areasRetail car parksSporting areasSchool playgroundsFootpaths and pedestrian areasRe-direct water from other areas
e.g. roofs
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10. Below Ground Storage
Performs the storage component of SUDS.
But no treatment is provided.
Excellent as a component of rainwater
harvesting.
10. Green Roofs
Green roofs reduce annual runoff by at least 50%.
Reduce need for cooling in summer and heating in winter.
Provide habitats;
London buildings require green roofs now.
Skylarks and raptor species (birds).
Assists BREAM score (Environmental score for buildings.
Green roofs – control water at source
Green roofs – control water at source
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10. Proprietary SUDS
Must be considered as treatment systems with the maintenance that requires.
Unlikely ever to be adopted by water companies.
Have an important role in difficult locations.
Gully filterStorm X4 Hydrocon filter manhole
10. Proprietary SUDS
KOMPETENZ IN SACHENREGENWASSERINGENIEURGESELLSCHAFTPROF. DR. SIEKER MBH
Innolet filter cartridge
Rain Clean gutter
10. Proprietary SUDS
SandMutterboden
Überlauf
Innodrain-Elemente mit Bepflanzung
INNODRAIN -SYSTEM - Schematischer Längsschnitt®
StraßeStraße
Kontroll- undDrosselschachtmit ARO
Rigofill-Rigole
Anstehender Boden
Lamella plate settlement
Innodrain bioretentionsystem
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11. Rainwater harvesting and re-use
Storage methods
Treatment methods
11. Rainwater Harvesting
Reduction of drinking water used.Associated environmental benefit.Reduction of costs to user.Water quality must match end use.Design rules not well established.
System based on Polypipe Eco-Vat
Polypipe Eco-Vat home system
Stormcell devices – Ideal for garden centre
11. Rainwater Harvesting
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11. Conclusiones
Costos
Regulación
Estudios de caso
Costs
Regulation
Case Studies
11. Propiedades de los bienes
D. Propiedad de los bienes SUDS.
Uso del agua (EAAB)
Asociaciones de residentes locales
Distrito (en los parques públicos)
Privado
Ownership of SUDS assets.
Water Utility (EAAB)
Local residents associations – see the next section.
Municipality - in public parks and for public buildings
Private.
12. Drenurbs en Belo Horizonte, Brasil
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12. Drenurbs en Belo Horizonte, Brasil
12. Drenurbs en Belo Horizonte, Brasil
12. Conclusion
Discussion
Review of course objectives.
Review of your personal objectives.
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