técnicas compensatórias de drenagem urbana para

TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS DE DRENAGEM URBANA PARA MANEJO DE ÁGUAS PLUVIAIS: REVISÃO SISTEMÁTICA E ANÁLISE COMPARATIVA DE MÉTODOS CONVENCIONAIS E INOVADORES NO

ESTADO DE MATO GROSSO

Samira Gomes Alencar ¹ ; Marcelo Martins da Cruz Neto ²; Giovane Mariano Sandrin ³

& Caio Augusto Barbosa de Campos ⁴

RESUMO

O artigo apresenta as técnicas compensatórias de manejo de águas pluviais do Brasil e do mundo, através de uma revisão sistemática de acordo com as técnicas utilizadas por Dresch, Lacerda e Antunes Júnior (2014). A partir disso, os estudos com classificação alta na avaliação realizada foram selecionados como estudo para analisar comparativamente os métodos inovadores perante ao métodos convencionais existentes. Dentre esses, escolheu-se sete técnicas diferenciadas sendo elas:

área de preservação ambiental funcionando como reflorestamento, telhado verde, sistema de bioretenção, biovaleta, pavimentação permeável, bacia de retenção e parques lineares. Desta maneira, concluiu-se que deve ser realizar um estudo prévio da região analisando o uso e ocupação do solo, ciclo hidrológico, topografia e ecossistema da região para que assim seja possível adotar a melhor técnica compensatória de drenagem para cada município. Os estudos encontrados em sua totalidade contem possibilidade de aplicação no Estado de Mato Grosso, devido a diversidade do estado em relação as condições climáticas e ambientais.

Palavras-Chave – Técnicas compensatórias; Manejo de águas pluviais; ABSTRACT

The article presents the compensatory rainwater management techniques in Brazil and the world, through a systematic review according to the techniques used by Dresch, Lacerda and Antunes Júnior (2014). Based on this, studies with a high rating in the evaluation performed were selected as a study to comparatively analyze innovative methods against existing conventional methods. Among these, seven different techniques were chosen, namely: environmental preservation area functioning as reforestation, green roof, bioretention system, biovaleta, permeable paving, retention basin and linear parks. In this way, it was concluded that a previous study of the region should be carried out analyzing the use and occupation of the soil, hydrological cycle, topography and ecosystem of the region so that it is possible to adopt the best compensatory drainage technique for each municipality. The studies found in their entirety contain the possibility of application in the State of Mato Grosso, due to the diversity of the state in relation to climatic and environmental conditions.

Palavras-Chave – Compensatory techniques; Management of rainwater;

1) Universidade Federal de Mato Grosso: Avenida Fernando Correa, Nº2367, Boa Esperança, Cuiabá -Mato Grosso, samiragmes@gmail.com 2) Universidade Federal de Mato Grosso: Avenida Fernando Correa, Nº2367, Boa Esperança, Cuiabá -Mato Grosso, marcelomartinsnt@gmail.com

INTRODUÇÃO

O crescimento populacional e a expansão urbana geram grandes modificações tanto no ambiente quanto na sociedade. Este ciclo de causa e efeito acumula importantes perdas econômicas e sociais, dentre elas: degradação do ambiente natural e desvalorização do ambiente construído, empobrecimento da população com perdas sucessivas (GRIBBIN, 2017).

Um dos efeitos da urbanização desordenada é a impermeabilização das bacias hidrográficas por meio da remoção da cobertura vegetal, ocupação de áreas ribeirinhas, e introdução de obras sem estudos adequados das condições do solo e das bacias hidrográficas. Devido a isso, é comum que após esse processo de ocupação do solo muitas cidades sofram com inundações e enchentes. Diante dessa problemática, surgiram as técnicas compensatórias de drenagem, estas têm como objetivo reduzir os picos de vazão e fazer com que o escoamento ocorra de maneira mais gradual. Entretanto, no Brasil muitas dessas técnicas foram baseadas na abordagem higienista.

É importante destacar também o estado de Mato Grosso, o qual segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE (2021) teve um crescimento populacional de mais de 17% entre os períodos de 2010 e 2021. Devido a isso, ocorreu um processo de urbanização muito intenso no estado em um período muito curto, o que afeta diretamente na ocupação do solo e consequentemente no ciclo hidrológico dos municípios do estado. Dentre as cidades que sofrem com inundações no estado de Mato Grosso, pode-se destacar a região constituída por Cuiabá e Várzea Grande, as quais juntas possuem a maior concentração populacional do estado. Devido a expansão urbana, a Região Metropolitana do Vale do Rio Cuiabá enfrenta enchentes e inundações recorrentes.

Diante do exposto, nota-se que o referido estado enfrenta problemas no manejo de águas pluviais, decorrentes da expansão urbana e da gestão ineficiente dos recursos hídricos. Então, justifica-se o estudo e análise das técnicas compensatórias que são utilizadas no estado e também a busca por técnicas inovadoras de macro e microdrenagem que contem potencial de aplicação para os municípios do estado. Têm-se como objetivo a sondagem de métodos inovadores a respeito da gestão de águas no Brasil e no mundo avaliando quais desses métodos são aplicáveis e existentes na realidade socioeconômica e tecnológica do Estado de Mato Grosso.

MATERIAIS E MÉTODOS

Adota-se como referencial metodológico, a revisão sistemática de literatura, que consiste em um método para identificar, selecionar, avaliar e sintetizar informações importantes que estão disponíveis

acerca de um determinado tema, permitindo realizar uma investigação focada em um tópico definido (GALVÃO e PEREIRA, 2014). Portanto, se utilizará do sistema de revisão sistemática para determinar as principais técnicas compensatórias utilizadas nacionalmente e internacionalmente, em uma janela temporal de pesquisa de vinte anos sobre a temática. Pretende-se, com isso, responder à seguinte pergunta: Quais são as principais técnicas de gestão de águas pluviais de macro e micro drenagem e quais novas tecnologias podem ser implantadas no estado de Mato Grosso?

Utilizaram-se as plataformas SCIELO, CAPES e Google Acadêmico. Utilizou-se nas buscas nacionais e internacionais as seguintes palavras chaves: “sistemas de drenagem urbana”, “técnicas compensatórias”, “técnicas compensatórias inovadoras” e “manejo de águas pluviais”. As publicações pré-selecionadas serão classificadas como alta, média ou baixa, em três dimensões:

qualidade da execução, adequação à questão da revisão e adequação ao foco da revisão. Ademais, adotou-se os conceitos definidos por Dresch, Lacerda e Antunes Júnior (2014) para avaliação da eficiência e qualidade dos artigos científicos de acordo com o Quadro 1, a partir disso relacionou-se as pesquisas as quais atenderam a classificação alta nas três dimensões (Quadro 2).

Quadro 1 - Critérios para avaliação da qualidade dos estudos

Classificação

Qualidade da execução do estudo Adequação à questão

Adequação ao foco da revisão

O método proposto: O estudo trata:

O trabalho foi desenvolvido em

circunstâncias:

Alta

Atende aos padrões demandados para o tema em estudo ou o estudo seguiu rigorosamente o método proposto e os resultados se respaldam

em fatos e dados.

Do mesmo objeto de estudo da revisão.

Idênticas às da revisão.

Média

Apresenta lacunas em relação aos padrões demandados para o tema em estudo ou o estudo não demonstra ter seguido o método proposto

em sua totalidade.

De forma parcial o objeto de estudo da

revisão.

Parcialmente similares às da revisão.

Baixa

Apresenta inconformidades em relação aos padrões demandados para o tema em estudo ou o

estudo não obedeceu ao método proposto.

De forma

superficial o objeto de estudo da revisão.

Distintas das definidas para a revisão.

Fonte: Adaptado de Dresh, Lacerda e Antunes Júnior (2014).

Quadro 2 - Critérios para seleção dos estudos

Qualidade de execução

Adequação à questão da

revisão

Adequação ao foco da revisão

Critério de seleção

Alta Alta Alta Alta

Média Alta Alta Alta

Alta Média Média Média

Média Média Média Média

Alta Alta Baixa Média

Alta Média Baixa Baixa

Média Média Baixa Média

Média Baixa Baixa Baixa

Baixa Baixa Baixa Baixa

Fonte: Adaptado de Dresh, Lacerda e Antunes Júnior (2014).

Essa tipologia de avaliação permitirá a consolidação de uma média das dimensões exemplificadas na Tabela acima, na qual serão selecionadas as publicações que tiverem classificação alta nas três dimensões.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

É importante destacar a abrangência de Tucci (1995) sobre a urbanização desenfreada e o sistema de drenagem urbano citando a problemática de Denver (EUA), onde para solucionar os problemas urbanos definiu-se princípios como: “drenagem é um subsistema de todo o sistema urbano”;

“drenagem é um problema de alocação de espaço”. (Wright-McLaughlin Engineers,1969 apud Tucci,1995, p.280). Sendo assim, reuniu-se de acordo com as palavras chaves estabelecidas como tipologias de manejo sustentável das águas, procurando a inovação de sistemas de drenagem existentes no Brasil. Através da plataforma google acadêmico obteve-se os dados demonstrados na tabela abaixo, e a respectiva quantidade de trabalho selecionados.

Tabela 1 - Trabalhos encontrados e Trabalhos Selecionados

Plataformas Palavras -chaves Quantidade de trabalhos

Encontrados Selecionados

Google Acadêmico

Sistema de Drenagem Urbana 82300 7

Telhado verde e Drenagem 7870 2

Sistema de Bioretenção e Drenagem 514 6

Bacia de Retenção de Drenagem 28400 3

Pavimentação permeável 8440 3

Parques Lineares 18400 3

Fonte 1: Autores (2022)

Ademais, tendo os trabalhos selecionados fez-se a avaliação da qualidade dos arquivos separados, como mostrado na tabela abaixo.

Tabela 2 - Avaliação de estudos referentes aos temas de manejo sustentável de águas

Referências Bibliográficas

Pré-Avaliação

Pós - Avaliação Ano Adequação quanto a

questão da revisão

Adequação quanto ao foco

da revisão

Qualidade de execução

ACKERMANN et al. 2020 Alta Alta Alta Alta

PEIXOTO et al. 2016 Media Alta Alta Alta

SILVA et al. 2018 Alta Alta Alta Alta

TROWSDALE et al. 2011 Alta Alta Alta Alta

MELO et al. 2009 Alta Média Alta Média

DUNNETT et al. 2007 Media Alta Alta Alta

COMIER et al. 2008 Alta Alta Alta Alta

MELO et al. 2014 Alta Alta Alta Alta

CARVALHO et al. 2010 Media Alta Alta Alta

ARAUJO et al. 2000 Alta Alta Alta Alta

SOUZA et al. 2011 Alta Alta Baixa Média

AKINAGA et al. 2007 Media Alta Alta Alta

REDA et al. 2014 Alta Alta Alta Alta

TUCCI et al. 2005 Alta Alta Alta Alta

ALMEIDA et al. 2020 Alta Média Alta Média

BALDESSAR et al. 2012 Alta Média Alta Média

BENINI et al. 2015 Alta Alta Alta Alta

CAVALCANTI et al. 1995 Alta Média Alta Média

CHRISTOFIDIS et al. 2019 Alta Média Alta Média

GRIBBIN et al. 2017 Alta Média Alta Média

MELO et al. 2011 Alta Alta Alta Alta

O LIVRE 2019 Alta Média Alta Média

TRAVASOS et al 2004 Alta Média Alta Média

TUCCI et al. 1987 Alta Alta Alta Alta

Fonte 2: Autores (2022)

Com a devida classificação acima escolheu-se os principais trabalhos para compor esse trabalho, com a justificativa de buscar alternativas inovadoras para suprir a necessidade urbana de drenagem das águas pluviais de modo econômico e sustentável, buscando minimizar impactos ambientais, desastres naturais e a poluição de bacias hidrológicas. Portanto elenca-se as principais técnicas inovadoras de gestão de águas utilizadas no âmbito nacional tal qual no internacional, relacionando-os com aqueles utilizados atualmente no estado de Mato Grosso e passiveis de aplicação no estado tendo em vista o conhecimento dos ciclos hídricos do estado.

Área de Preservação Permanente - APP

Uma proposta utilizada por ACKERMANN e SAMORA (2020) para aumentar a capacidade de drenagem urbana na cidade de São Paulo, foi realizar um ensaio para obter uma área de preservação ambiental na região da Avenida Paulista, comumente intitulada de Espigão Central, a qual contém um relevo de topo do morro aplainado com patamares e vertentes. Essa região estende-se por 13km, sendo o divisor de águas entre os rios Tiete e Pinheiros. O ensaio propôs o reflorestamento de regiões do morro, como grande parte é urbanizada, sugere-se realocar e desmobilizar algumas áreas para que possa ser implantada uma área drenante e de convívio social.

O referido avanço, pode ocasionar em sérios problemas de drenagem urbana, uma vez que devido à retirada da camada vegetal, a permeabilidade do solo é diminuída, e o acúmulo de água em declive pode gerar desastres naturais como os alagamentos em regiões à jusante e deslizamentos

devido à fortes enxurradas. Sendo assim, ACKERMANN e SAMORA (2020) concluem que é primordial criar uma nova legislação para APP Urbana á montante das bacias hidrográficas e em regiões de topo de morro, como evidenciado na imagem acima, visando exercer função hidrológica, como a infiltração de áreas pluviais, e prevenir acidentes ambientais. Já que desta forma haverá a diminuição das áreas impermeáveis. Ademais, com o aumento da permeabilidade do solo não haverá necessidade de todo o escoamento ir para o destino final sendo eles os “piscinões” no município de São Paulo - SP.

Telhados Verdes

Os telhados verdes são tipologias de coberturas recorrentes no quesito de ecoinovação e sustentabilidade. Desta maneira, é imprescindível destacar também sua função técnica compensatória drenante no sistema de microclima no qual ele está inserido. Essa tipologia de cobertura pode ser instalada em lajes. Essa tipologia consiste em camadas de solo, manta permeável e manta impermeável para que possa ser realizada a drenagem da água existente, diminuindo e retardando o volume do escoamento das águas pluviais. Podem ser de dois tipos: o intensivo e o extensivo. O telhado verde intensivo é caracterizado por cuidados recorrentes devido a sua vegetação, como a utilização de fertilizantes frequentemente, assim como a rega das plantas. Além disso sua camada de solo é mais espessa. Por outro lado, o telhado verde extensivo não necessita de manutenção constante, uma vez que sua vegetação é rasteira, essa precisa de uma camada impermeabilizante drenante que possibilita a reutilização da água excedente.

Figura 1 - Diferença entre tipos de telhados vegetados.

Telhado verde intensivo Telhado verde extensivo

Fonte 3: Adaptação de Thompson (2010).

Desse modo na tipologia de telhado vegetado extensivo a vegetação atua interceptando uma parcela da chuva. Vale destacar que é por meio da evapotranspiração que a água é perdida para a atmosfera e o potencial de retenção de água no substrato é aumentado (SILVA, 2018). O trabalho de conclusão final de Silva (2018), apresentou resultados benéficos em relação a capacidade drenante de um protótipo de telhado verde com vegetação composta por bromélias, quando submetido a uma

quantidade elevada de água obteve uma capacidade de retenção de água de 68% a 82%. Desta maneira, fica comprovada a eficiência dessa técnica compensatória com o intuito de desafogar o sistema de drenagem urbana.

Sistemas de bioretenção

Uma tipologia de sistema inovador para microdrenagem urbana são os sistemas de bioretenção. Esses tendem a proporcionar bem estar estético e climático nas regiões nos quais estão inseridos. Além disso, esses possuem uma alta capacidade drenante, diminuindo a área de contribuição da região, dependendo as dimensões desse sistema. É válido destacar que esses tendem a proporcionar a máxima infiltração das águas escoadas e o crescimento vegetativo, controlando a quantidade e qualidade das águas advindas do escoamento superficial, através das propriedades químicas, biológicas e físicas das plantas, microrganismos e solo compõem o sistema (TROWSDALE

& SIMCOCK, 2011 apud MELO, 2009).

O sistema de bioretenção mais comum é o jardim de inverno. Assim sendo é primordial conceituar essa tipologia de retenção e analisar sua funcionalidade drenante. Desta maneira, a imagem abaixo ilustra quais são as camadas necessárias para construir um jardim de inverno com um sistema drenante eficiente, diminuindo assim a necessidade do manejo de águas pela rede de drenagem municipal. Assim sendo, Melo(2014) realizou um protótipo de um jardim de inverno para o município de Recife-PE, com o fito de analisar a capacidade drenante desse sistema. O modelo foi realizado com profundidade de 1 m, tendo os seguintes componentes: areia, brita, manta geotêxtil, substrato de terra preta e humus de minhoca e cobertura vegetal local. Portanto, foi realizado a capacidade drenante de acordo com a pluviometria. Os resultados foram benéficos para o município.

Mesmo para grandes volumes de precipitação, o jardim de chuva piloto se mostrou eficiente no processo de detenção temporária das águas e posterior infiltração (MELO, 2014).

Biovaletas

As biovaletas são tipos de valas a céu aberto ecologicamente corretas que auxiliam na diminuição da área de contribuição das microbacias urbanas. Além disso, elas permitem o armazenamento temporário de águas pluviais e favorecem sua infiltração no solo (CARVALHO, J.C., LELIS, A.C., 2010). A figura abaixo permite compreender como funcionam as biovaletas. Uma das aplicações recorrentes dessas são em parques lineares e em canteiros centrais de avenidas e estacionamentos.

No município de Querência, no Estado de Mato Grosso há uma tipologia de biovaleta que visa minimizar a velocidade do escoamento pluvial da avenida principal do município, a qual em seu início é composta apenas por uma valeta central com gramíneas que recebe todo o escoamento da avenida lateral a essa, além disso no final do trecho há uma área em concreto para acelerar o escoamento para o lago próximo a via estadual MT- 020

Figura 2 - Drenagem através de biovaletas em canteiro de avenida central em Querência - MT.

Fonte 4: Prefeitura Municipal de Querência/MT (2018)

Dessa maneira, essa tipologia de manejo sustentável das águas pluviais é passível de aplicação no estado através de estudos prévios da região a ser implantada.

Pavimentação permeável

A pavimentação permeável é uma tipologia de sistema drenante que permite a diminuição do coeficiente de run-off, uma vez que parte da água pluvial e infiltrada pelo solo, desse modo há um amortecimento de vazões nas redes. Foi realizado um estudo sobre o escoamento superficial de águas pluviais por Maus (2007) entre 4 tipologias de áreas, sendo elas: asfalto, piso intertravado, gramado e pavimento permeável. O autor concluiu que entre os revestimentos de gramíneas e o pavimento permeável vegetado, o ultimo obtivera melhor resultado quando a infiltração da água obtendo 100%

de infiltração, enquanto a superfície gramada obteve 98% de infiltração.

Portanto, fica evidente a eficiência do pavimento permeável perante outras tipologias convencionais de revestimento superficial. Essa tipografia é de fácil acesso e implantação no quesito público ou particular podendo ser implantada em calçadas de vias públicas ou privadas, assim como em estacionamentos de garagens, dentre outros ambientes.

Bacia de retenção

As bacias de retenção podem possuir diversas formas dentre elas a lagoa pluvial (Figura 10), as quais recebem o escoamento superficial seja ele natural ou convencional. Uma característica dessas

estruturas é que uma parte da água pluvial captada permanece retida entre os eventos de precipitação das chuvas (COMIER, 2008).

As bacias de retenções podem funcionar como os famosos “piscinões” do município de São Paulo, essas não recebem efluentes de esgoto doméstico e outros tipos de poluição das águas da chuva, dependendo da qualidade da água funcionam como locais de lazer geralmente inseridas em praças ou em parques lineares. Um exemplo disso se encontra na imagem abaixo na capital chilena, Santiago.

Foi introduzido um ambiente que funciona como bacia de retenção, assim como uma área de convívio social na época de seca.

Figura 3 - Reservatório de detenção em Santiago, Chile.

Fonte 5: SOUSA (2011)

Ademais, outros tipos de bacia de detenção são as quadras inundáveis, as quais no período de seca funcionam como quadras esportivas com arquibancadas. Outro tipo de utilização de bacia de detenção é relacionado a áreas de alagamentos em períodos de chuva. Desta forma a Figura 13 mostra uma área no Instituto Politécnico de Bragança no município de Bragança em Portugal, no qual durante o verão permanece seco com uma ponte sobre uma bacia de retenção e área de preservação do leito.

Todavia no inverno, o escoamento pluvial dos arredores do instituto é encaminhado para essa região, a qual é um conector para um córrego que irá destinar toda a água pluvial para um rio que transpassa a cidade, o qual em alguns trechos funciona, também, como parque linear, com ciclovias e áreas para interação da sociedade. Sendo assim, pode-se concluir que as bacias de retenção trazem soluções economicamente viáveis para a drenagem dos municípios, assim como benefícios para a interação social da população que vive nessas regiões.

Parques lineares

Os parques lineares podem possuir diversas funcionalidades drenantes. Em suma, um parque linear é a junção de vários métodos inovadores como bacias de retenção que contem quadras esportivas, anfiteatros abertos ou playgrounds, lagos pluviais, pavimentos permeáveis, áreas de recuperação de mata ciliar ou reflorestamento dentre diversas outras soluções para drenagem urbana.

A exemplo disso, tem -se o Parque linear Benemérito Brás em São Paulo – SP (Figura 14), o qual combina uma paisagem multifuncional. Essas tipologias de soluções urbanísticas ainda não estão disseminadas no Brasil.

Todavia, segundo Reda (2014), na Holanda os sistemas de parques lineares são bem utilizados com áreas de inundação sobre construções propicias para serem utilizadas no tempo de seca, e sendo conservada durante os períodos de inundação, uma exemplificação disso são as quadras esportivas em áreas de baixa. Dessa maneira tem-se a exemplificação de sete técnicas e estudos diferentes relacionados ao manejo sustentável das águas pluviais em grandes e pequenos centros urbanos, sendo todas passíveis de aplicação no Estado de Mato Grosso. Entretanto, é importante ressaltar que para cada localidade devem ser realizados estudos que caracterizem a região como a análise do uso e ocupação do solo, estudo do ciclo hidrológico, estudo da topografia, análise do ecossistema da região e também deve-se verificar a viabilidade socioeconômica, para que assim seja possível adotar a melhor técnica compensatória de drenagem para cada município.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Sendo assim, conclui-se que existem diversas técnicas compensatórias passíveis de aplicação no Estado de Mato Grosso, conforme exposto algumas delas já são aplicadas no estado como é o caso do município de Querência. Vale destacar que os objetivos específicos foram evidenciados a partir da coleta de trabalhos de cunho cientifico baseados ao sistema de manejo das águas pluviais no setor urbano, apresentando técnicas, métodos e estudos utilizados em outras cidades e centros urbanos que evidenciaram médios e grandes impactos no sistema de drenagem público e privado. Avaliou-se todos os sete métodos apresentados como soluções inovadoras perante as técnicas tradicionais existentes no Estado de Mato Grosso, sendo assim todos esses são possíveis implantar nos municípios de acordo com estudos prévios que caracterizem as regiões para que o meio ambiente existente não seja prejudicado.

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