Equação 26 – Altura de brita – 2º hipótese
Onde: é a altura de brita (m), é o coeficiente de escoamento, é a intensidade da precipitação (mm/h), é o tempo do teste de infiltração (s), é a área da bacia (m²). e são as dimensões de largura e comprimento da base do dispositivo (m), é a infiltração acumulada, é a altura da camada de areia (m), e são as porosidades da brita e da areia, respectivamente.
O ensaio de infiltração realizado não fornece dados no tempo de 15 min, sendo os tempos mais próximos de 14 min e 20 s e 20 min e 16 s (Apêndice 5). Dessa maneira, foi
realizada uma interpolação entre esses tempos e suas respectivas alturas de brita de acordo com a Tabela 7 e a Equação 27. Os resultados da interpolação são apresentados na Tabela 8.
Tabela 7 – Cálculo da interpolação para determinar a altura da camada de brita.
TEMPO ALTURA DE BRITA (s) H
I tI HI
II tII HII
III tIII HIII
(Equação 27)
Equação 27 – Altura de brita – 2º hipótese
Onde: é a altura da camada de brita para o tempo desejado (m), é a altura de brita do
tempo anterior (m), é a altura de brita do tempo posterior (m), é o tempo equivalente a
altura de brita que se deseja determinar (s) e, e são os tempos anterior e posterior, respectivamente (s).
Tabela 8 – Alturas de brita para os tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos.
TEMPO (t) 1º HIPÓTESE (H) 2º HIPÓTESE(H) (min:s) (s) H2 H5 H10 H2 H5 H10 I 14:20 860 0,60 0,68 0,75 0,56 0,63 0,69
II 15:00 900 0,62 0,70 0,77 0,58 0,65 0,71
III 20:16 1216 0,77 0,87 0,95 0,71 0,80 0,88
Comparando os resultados, nota-se uma aproximação nos valores das alturas de brita em ambas as hipóteses.
No processo de colmatação, os poros existentes no sistema, tem seus espaços preenchidos pelo acúmulo de partículas finas ou agregados carreados junto com a água infiltrada. Esse processo proporciona o entupimento dos poros existentes, mesmo com uma manutenção do dispositivo realizada adequadamente. Isso pode reduzir o desempenho hidráulico do sistema e comprometer a vida útil do dispositivo, devido a alteração no movimento da água no solo e de algumas funções como a condutividade hidráulica (SOUZA, 2002.
Foi adotado o tempo de retorno escolhido anteriormente, 5 anos. Comparando as alturas de brita das hipóteses, nota-se que há uma diferença de apenas 5 cm em relação aos valores calculados, sendo 0,70 m para a 1º hipótese e, 0,65 m para a 2º hipótese.
A camada de brita foi determinada não só para potencializar o movimento da água no sistema, mas também para armazenar as águas infiltradas em caso de chuvas muito intensas ou, caso o solo abaixo da estrutura esteja no estado saturado.
Dessa maneira, a altura de brita adotada foi a determinada na 1º hipótese. Assim, considerando que o tempo de duração da chuva de projeto foi de 15 min, o tempo de retorno de 5 anos e que o movimento da água ocorre somente na direção vertical, a altura da camada de brita foi de 0,70 m (70 cm).
Apesar de ter sido adotada a 1º hipótese no jardim de chuva piloto, para os casos reais, uma boa sugestão é considerar o escoamento só horizontal, visto que no horizontal pode ocorrer a colmatação.
3.2.2. Instalação
A estruturação do jardim de chuva piloto foi baseada na união de conceitos e métodos estruturais referentes a outras técnicas compensatórias e, baseado principalmente, na literatura sobre os jardins de chuva.
Os jardins de chuva apresentam uma disposição de camadas que tendem a suprir suas funções de retenção, infiltração e filtração da maneira mais eficiente. Já a maioria das técnicas compensatórias descritas neste trabalho, baseiam-se em um perfil que, além de minimizar o escoamento superficial e melhorar a qualidade das águas, o dispositivo armazena determinado volume de água em seu próprio interior.
Assim, a composição das camadas do jardim de chuva deste trabalho une o princípio de retenção, próprio dos sistemas de biorretenção; a concepção de estrutura de armazenamento interno, através da utilização de uma camada de brita, muito comum em técnicas compensatórias e; o processo de infiltração, inerente a ambos.
O jardim de chuva piloto é composto por cinco camadas distribuídas em uma profundidade de 1 m (Figura 35).
1. Areia – 10 cm –filtro natural para as águas infiltradas no sistema, antecipando seu movimento no solo natural;
2. Brita – 70 cm – facilita o movimento da água no sistema e desempenha a função de reservatório para as águas infiltradas no dispositivo. A brita utilizada é do tipo 19 e apresenta uma porosidade de 52%;
3. Geotêxtil – geomembrana para retenção de finos e filtração primária das águas; 4. Substrato – 10 cm – mistura composta por terra preta e húmus de minhoca,
colocadas na mesma proporção (1:1);
5. Cobertura vegetal – disposta no local para retenção da água, devido a diferença de altura em relação à superfície do solo – charco. Foram utilizadas as plantas popularmente conhecidas como Ixoria Vermelha (Ixora chinensis) e Íris Amarela (Iris pseudacorus), por serem adaptáveis às condições climáticas locais (Figura 36).
A escolha da cobertura vegetal também foi definida com base na utilização popular dessas plantas em jardins, cercas vivas e canteiros públicos em Recife. Além disso, são plantas que necessitam de podas, quando necessário e; seu custo é relativamente baixo, R$ 1,50 reais cada muda, apresentando também aspecto positivo no custo-benefício (Tabela 9).
A Figura 37 apresenta a distribuição das plantas no jardim piloto. Os espaçamentos adotados são baseados nas distâncias mínimas exigidas para o desenvolvimento e crescimento de tais plantas, 15 cm. Como observado, não há plantas no centro do jardim, devido à disposição dos equipamentos de monitoramento no solo – tensiômetros e piezômetro; e na parte superior do jardim, por ser o caminho de acesso do tubo de entrada ao experimento.
5.COBERTURA VEGETAL 4.SUBSTRATO 3.GEOTÊXTIL 2.CAMADA DE BRITA 1.CAMADA DE AREIA SOLO NATURAL
Figura 36 – Etapas da construção do jardim de chuva piloto: areia, brita, geotêxtil e substrato e cobertura vegetal.
Tabela 9 – Caracterização da cobertura vegetal Fonte: Mello, 2001.
COBERTURA VEGETAL
Nome Popular Ixora Vermelha Íris Amarela Nome Científico Ixora chinesis Iris pseudacorus
Família Rubiáceas Iridaceae
Origem Ásia Europa, Ásia e África
Características Sol pleno Sol pleno e meia sombra Rústica com floração vermelha Rústica com floração amarela
Na superfície do jardim de chuva piloto há um desnível de 10 cm em relação à superfície do solo natural. Esse desnível é denominado de charco e corresponde a área para a retenção das águas no dispositivo. Assim, o volume máximo que o sistema pode reter em sua superfície é de 400 L.
3.2.3. Monitoramento
Precipitação
Para quantificar a precipitação no período da pesquisa foi instalado um pluviômetro registrador do tipo Data Logging Rain Gauge, Onset Part No: RG3 or RG3-M da HOBO, realizando medições de 0,254 mm de precipitação a cada basculada, e adotando uma discretização de intervalo de tempo de 10 min. Foi instalado a uma distância de 1,50 m do solo e 2,80 m do jardim piloto, livre de qualquer obstrução e, fornecendo dados a partir de 11/04/2011 (Figura 38).
Volume de entrada
A quantificação do volume de entrada no experimento foi dividida em duas etapas. A primeira é o volume advindo da precipitação direta (PD) e, a segunda é a soma da precipitação direta com o volume produzido no escoamento superficial do telhado (PDE).
Cada etapa condiz com um tempo de monitoramento do experimento, sendo de 11/04/2011 até 01/06/2011 para PD e, 02/06/2011 até 11/07/2011 para PDE.
Os volumes produzidos pela PD e PDE foram quantificados através das Equações 28 e 29, respectivamente.