E STUDO DE D EMANDAS E C ONTRIBUIÇÕES

4.2.1 Drenagem e Manejo de Águas Pluviais Urbanas

O estudo de demanda por um sistema de drenagem aplica-se principalmente à área urbana, região onde ocorrem a maioria dos problemas relacionados. Os estudos hidrológicos têm por objetivo o fornecimento de parâmetros e critérios de projeto para dar suporte à realização do projeto de dimensionamento das estruturas associadas ao sistema.

É também de grande importância que paralelamente a um estudo detalhado e associado ao Plano de Drenagem Urbana, seja realizado o cadastramento da rede de galerias e dos componentes atualmente existentes – principalmente sarjetas, bocas-de-lobo, tubos de ligação, reservatórios de retenção e dissipadores – permitindo o direcionamento de um projeto de sistema que abranja a rede existente e permita o seu melhor aproveitamento. Desta forma, o presente Plano de Saneamento Básico Específico para o Sistema de Drenagem Urbana focou somente em pontos potencialmente críticos verificados na região urbana do município, com enfoque de recomendação de interferências necessárias para a sua solução.

É necessário, para tanto, a obtenção de uma estimativa de descarga afluente em cada ponto. Para bacias com áreas inferiores a 2 km² – aplicável à área urbana de Santo Expedito – é possível a utilização do Método Racional, apresentado pela primeira vez em 1851 por Mulvaney, que estabelece uma relação entre a chuva e o escoamento superficial.

Sua formulação se dá por:

𝑄 =𝐶. 𝐼. 𝐴 6

Em que:

 Q: Vazão de projeto, em m³/s;

 C: Coeficiente de escoamento superficial (variando de 0 a 1);  I: Intensidade média da chuva, em mm/min;

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Os subitens na sequência apresentam a estimativa do cálculo hidrológico para as sub- bacias de contribuição para cada ponto.

O coeficiente de escoamento superficial representa a parcela da chuva que contribui diretamente para o escoamento superficial. É condicionado por diversos fatores: tipo de solo, ocupação da bacia, umidade antecedente, intensidade de chuvas, dentre outros. Usualmente, o principal critério utilizado para a escolha do coeficiente é o grau de urbanização da bacia, com bacias de edificações muito densas recebendo valores mais próximos de 1 e bacias de predominância de vegetação recebendo valores mais próximos de 0.

O Quadro 4.7 apresenta valores típicos de projeto utilizados em função do tipo de ocupação de determinada bacia.

QUADRO 4.7 – VALORES DE COEFICIENTES DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL UTILIZADOS EM FUNÇÃO DO ZONEAMENTO

Zona Predominante Valores De “C”

1

DE EDIFICAÇÃO MUITO DENSA

Partes centrais, densamente construídas de uma cidade com ruas e calçadas pavimentadas.

0,70 a 0,95

2

DE EDIFICAÇÃO NÃO MUITO DENSA

Partes adjacentes ao centro, de menor densidade de habitações, mas com ruas e calçadas pavimentadas.

0,60 a 0,70

3 DE EDIFICAÇÃO COM POUCAS SUPERFÍCIES LIVRES

Partes residenciais com construções cerradas, ruas pavimentadas. 0,50 a 0,60 4 DE EDIFICAÇÃO COM MUITAS SUPERFÍCIES LIVRES

Partes residenciais tipo Cidade-Jardim, ruas macadamizadas ou pavimentadas. 0,25 a 0,50 5 DE SUBÚRBIOS COM ALGUMA EDIFICAÇÃO

Partes de arrabaldes e subúrbios com pequena densidade de construções. 0,10 a 0,25 6

DE MATAS, PARQUES E CAMPOS DE ESPORTES

Partes rurais, áreas verdes, superfícies arborizadas, parques ajardinados, campos de esporte sem pavimentação.

0,05 a 0,20

Os itens a seguir elencam as informações necessárias para obtenção dos parâmetros hidrológicos requeridos para o cálculo da intensidade média da chuva e consequente cálculo da vazão de projeto.

4.2.1.1 Avaliação Hidrológica

Para a elaboração de uma avaliação hidrológica, faz-se necessário em primeiro momento a estimativa de uma chuva de projeto intensa para avaliação da descarga afluente. A precipitação sobre uma bacia pode ser estimada a partir de dados históricos de estações de registro de pluviometria. Em especial para o Estado de São Paulo, é de interesse o estudo realizado através do convênio entre o Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE) e a Universidade de São Paulo (USP) em 1999, nomeado Equações de Chuvas Intensas do Estado de São Paulo.

Para uma determinada localidade, o referido estudo representa a chuva intensa através de uma curva IDF (Intensidade – Duração – Frequência), correspondente a uma equação que utiliza como dados de entrada a duração da chuva (em minutos) e o seu período de retorno (i.e. o inverso da probabilidade de ocorrência) para a obtenção de sua intensidade em mm/min.

Sendo o mesmo estudo, para o município de Santo Expedito, podem ser utilizados os dados referentes ao município mais próximo com disponibilidade de informações: Martinópolis, localizado a uma distância em linha reta de cerca de 40 km.

Para Martinópolis, na estação Laranja Doce – D8-041R, localizada próxima às coordenadas 22° 15’ S; 51° 10’ W e com altitude de 430 m, a equação de chuva que a representa se dá por:

𝐢𝐭,𝐓= 𝟓𝟏, 𝟑𝟖𝟎𝟓 (𝒕 + 𝟑𝟎)−𝟎,𝟗𝟑𝟑𝟒+ 𝟐𝟎, 𝟓𝟑𝟐𝟑(𝒕 + 𝟒𝟎)−𝟎,𝟗𝟔𝟕𝟏× [−𝟎, 𝟒𝟕𝟓𝟒 − 𝟎, 𝟖𝟗𝟏𝟕 𝒍𝒏 𝒍𝒏 (_{𝑻 − 𝟏}𝑻 )]

Para 10 ≤ t ≤ 1.440 onde:

 i: intensidade da chuva, para duração t e período de retorno T em mm/min;

 t: duração da chuva em minutos;  T: período de retorno em anos.

É fundamental a escolha de um período de retorno adequado para o correto dimensionamento de qualquer obra hidráulica. Não seria razoável a escolha de um período muito elevado para uma obra de pequeno impacto ou a de um período muito pequeno para uma obra de grande impacto, pois sempre se faz necessária a consideração a respeito do valor econômico-financeiro associado.

Assim sendo, existem diferentes propostas na literatura para a escolha do período de retorno apropriado para cada tipo de obra. Para obras de microdrenagem urbana, de forma geral, podem ser utilizados os valores mínimos de período de retorno apresentados no Quadro 4.8.

QUADRO 4.8 – VALORES MÍNIMOS DE PERÍODOS DE RETORNO ASSOCIADOS AO TIPO DE OBRA HIDRÁULICA PARA SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA

Obra Seção geométrica TR (Anos)

Área Urbana

Galerias Tubo 10

Canalização A céu aberto

Trapezoidal 50 Retangular 100 Contorno Fechado 100 Travessias: Pontes, Bueiros e

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Tendo-se a chuva de projeto e o período de retorno determinados, o próximo ponto a ser obtido será o tempo de concentração, ou seja, o tempo que leva para que toda a bacia considerada contribua para o escoamento superficial em determinada seção. Para pequenas bacias de até 50 hectares, é aplicável a Fórmula de Kirpich, expressa por:

𝑡𝑐 = 57. ( 𝐿3 𝐻)

0,385

Onde:

 Tc: tempo de concentração em minutos;

 L: distância do ponto mais distante da área contribuinte em km;  H: diferença de nível total em metros).

4.2.1.2 Pontos de Controle

Não foram identificados pontos de alagamento na zona urbana do município de Santo Expedito, que seriam apropriados como pontos críticos escolhidos para a elaboração de um Diagnóstico aplicado. Assim, foram escolhidos três pontos verificados de erosão acentuada no município a partir dos dados de altimetria disponíveis no Projeto SRTM (NASA, 2000), e traçadas as respectivas bacias aproximadas de contribuição.

Por se localizar em um pequeno planalto entre as altitudes de 400 a 410 metros e próxima ao divisor de águas, é característico da zona urbana de Santo Expedito a presença de pequenas bacias de contribuição, que produzirão valores pequenos de vazões máximas associadas a chuvas intensas, demandando soluções pontuais de drenagem e não necessitando de sistemas de grandes dimensões.

Os pontos de controle selecionados para o cálculo foram:

1) Ponto próximo à Rua Artur Guilherme (vide Foto 3.1): ponto de erosão acentuada (sulcos de erosão causados pelo escoamento superficial), com bacia de drenagem de aproximadamente 0,7 hectare;

2) Ponto próximo à R. Euclides da Cunha (vide Foto 3.2): ponto em que se verifica a presença de voçoroca, com bacia de drenagem de aproximadamente 1,6 hectares; 3) Ponto próximo à R. Alm. Barreto (vide Foto 3.3): ponto em que se verifica a presença

de sarjeta assoreada, com bacia de drenagem de aproximadamente 1,8 hectares. A Figura 4.1 apresenta os pontos selecionados e as respectivas áreas de contribuição traçadas.

Figura 4.1 – Áreas de drenagem e Pontos de Controle

4.2.1.3 Cálculo das Vazões de Projeto

Na sequência (Quadro 4.9), é apresentado o cálculo da vazão de projeto para cada um dos três pontos de controle selecionados. Vale lembrar que para o cálculo completo de um sistema de drenagem, as vazões associadas a cada elemento da rede não serão compostas simplesmente do escoamento superficial direto, pois elementos localizados a montante poderão estar contribuindo para um amortecimento (ou aumento) desse valor, como bocas-de-lobo, que realizam parte do engolimento, e reservatórios de retenção, que alargam a base de um hidrograma da vazão de projeto, reduzindo o seu pico

QUADRO 4.9 – CÁLCULO DAS VAZÕES DE PROJETO

Ponto de Controle Área

Drenagem L - Dist. Ponto Dif. Nível Tc T I C Q proj

- ha Km M min Anos mm/min - m³/s

1 0,7 0,20 10 3,6 10 2,745 0,30 0,10 2 1,6 0,20 10 3,6 10 2,745 0,50 0,37 3 2,1 0,30 5 7,6 10 2,488 0,40 0,35 .

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