Outflow adjustment coefficient for the design of storage facilities using the rain envelope method applied to Brazilian state capitals

Abstract

Detention devices are often used as alternative measures for stormwater control. The Envelope Curve Method is widely used in Brazil to estimate detention device volumes. This method estimates the storage volume based on inlet and outlet balance, where the inlet is obtained by the Rational Method and the outlet by orifice bottom discharge. Usually, the outlet flow is adopted as a constant and equivalent to the maximum allowed, and this procedure can cause reservoir undersizing. This paper evaluates detention control measures’ hydraulic behavior for the Envelope Curve Method and proposes the inclusion of an outflow adjustment coefficient (Cₒᵤₜ), seeking to compensate for the adoption of constant outlet flow simplification. Values for this coefficient were estimated for several Brazilian state capitals, ranging from 0.62 up to 0.65. The undersizing hypothesis due to the adoption of constant outlet flow was confirmed, as the simulations showed the need for an increase between 8.4% to 16.8% in the device size. This undersizing may be compensated for by applying the outflow adjustment coefficient (Cₒᵤₜ).

Reservatório de detenção são usualmente empregados para realizar o controle de escoamento pluviais. Um dos métodos de dimensionamento de dispositivos de reservação, muito utilizado no Brasil, é o método da curva envelope. Este método estima o volume necessário de armazenamento por meio do balanço dos volumes de entrada e saída, sendo a entrada com base no Método Racional e a saída por orifício de descarga de fundo. Neste método é adotada uma vazão constante de saída igual à máxima permitida, o que pode causar subdimensionamentos. Este artigo teve como objetivo avaliar o comportamento hidráulico de medidas de controle de detenção dimensionadas pelo Método da Curva Envelope, e propor uma alteração nesta metodologia, com a criação de um coeficiente de ajuste da vazão de saída (Cₒᵤₜ), visando compensar a simplificação de utilizar a vazão efluente constante. Valores para esse coeficiente foram estimados para diversas capitais brasileiras, variando de 0.62 a 0.65. A hipótese de subdimensionamento devido à adoção de uma vazão constante foi confirmada, pois as simulações mostraram a necessicidade de um aumento entre 8.8% a 16.8% no tamanho do dispositivo de controle. Uma compensação para esse problema pode ser obtida aplicando o coeficiente de redução da vazão de saída (Cₒᵤₜ).