UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA FELIPE MARCELL ZIEMANN
RENATO TOMÉ PICKLER
DIAGNÓSTICO DA DRENAGEM URBANA NO BAIRRO CANASVIEIRAS: ESTUDO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS E MEDIDAS DE CONTROLE
Palhoça – SC 2017
DIAGNÓSTICO DA DRENAGEM URBANA NO BAIRRO CANASVIEIRAS: ESTUDO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS E MEDIDAS DE CONTROLE
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina, como registro parcial para a obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Carlos Roberto Bavaresco, Ms.
Palhoça – SC 2017
Dedicamos esse trabalho de conclusão de curso a todos os engenheiros que, assim como nós, acreditam em uma recuperação da economia e consequentemente da engenharia civil brasileira.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus que me deu a vida, sabedoria e persistência para lutar por aquilo que acredito ser o melhor e por colocar no meu caminho, pessoas que se tornaram imprescindíveis na elaboração deste projeto.
Quero agradecer ao meu pai, que mesmo não estando mais vivo, sempre buscou o melhor para minha vida, tendo repassado todos os bons valores de uma pessoa cristã, me ajudando a formar a pessoa que sou hoje.
Agradeço a minha família que me ofereceu apoio em todos os momentos, me incentivando e acreditando nas minhas conquistas. Por entender e respeitar a pouca atenção que pude dar durante estes cinco anos de universidade, em especial a minha esposa Roze, que nos últimos anos esteve sempre ao lado para ajudar no que fosse preciso.
À todos os professores da UNISUL que nos conduziram até a concretização deste sonho de se tornar engenheiro civil.
À Prosul pelas oportunidades abertas desde o início da caminhada como técnico desenhista até se tornar projetista, o que contribuiu em muito para a minha formação como profissional, em especial ao amigo Frederico que também me incentivou a fazer uma nova faculdade e que junto nesta caminhada contribuiu para chegar nesta etapa.
À engenheira Marisa Pereira pela amizade de mais de 15 anos e pela dedicação no ambiente de trabalho, sempre me repassando todos os conhecimentos na área de hidrologia e drenagem que hoje possuo.
Aos colegas e amigos pela sincera amizade construída durante toda a graduação. Enfim, a todos que de forma direta ou indireta contribuíram para a minha formação pessoal, acadêmica e profissional.
AGRADECIMENTOS
Eu Renato, agradeço a Deus por ter me dado saúde e inteligência para superar todas as dificuldades e conseguir chegar onde hoje estou.
A esta universidade e todo seu corpo docente, além da direção e a administração, que realizam seu trabalho com tanto amor e dedicação, trabalhando incansavelmente para que nós, alunos, possamos contar com um ensino de extrema qualidade, em especial ao nosso orientador.
Agradeço de forma especial ao meu pai Antônio José Pickler Neto e à minha mãe Janice Margarete Tomé Pickler, por me incentivar e me fortalecer para que eu pudesse levar meus estudos adiante.
Agradeço especialmente minha esposa Greice Scarduelli Ronsani, por estar sempre ao meu lado em todos os momentos da vida.
À Casan e seu corpo de funcionários por me oportunizar experiências valorosas dentro da área da Engenharia.
Meus agradecimentos aos amigos e colegas que ganhei durante o curso e fizeram parte da minha formação е vão continuar presentes na minha vida.
“No que diz respeito ao desempenho, ao compromisso, ao esforço, à dedicação, não existe meio termo. Ou você faz uma coisa bem feita ou não faz.” (Ayrton Senna).
RESUMO
O desenvolvimento urbano nas cidades brasileiras tem desencadeado problemas devido a falta de planejamento e gestão durante o processo de ocupação do solo. A infraestrutura necessária para o que se refere a drenagem urbana normalmente não acompanha as necessidades e modificações do meio ambiente provocado pelo processo de urbanização. Entender e diagnosticar a forma como o processo de urbanização se consolidou se mostra uma importante informação para propor futuras intervenções que permitam minimizar os danos causados por inundações. Através de pesquisa bibliográfica foi apresentado os conceitos da hidrologia relacionados a drenagem urbana, os impactos da urbanização frente ao ciclo hidrológico e a relevância do planejamento urbano no que se refere a infraestrutura de manejo de águas pluviais através de medidas de controle convencionais e não convencionais. No estudo de caso sobre a drenagem urbana do bairro de Canavieiras, em Florianópolis, buscou-se entender o processo de urbanização da região, realizando um levantamento dos dispositivos de drenagem e seu comportamento hidráulico frente aos problemas de inundações relatados por moradores. As informações cadastrais foram obtidas junto a prefeitura, prestadoras de serviço e visita em loco. Este levantamento propiciou subsídios para delimitação e análise das bacias hidrográficas e alguns elementos e dispositivos de drenagem existentes, tais como: canais, bueiros, valas e caixas coletoras. Ao término foram apontadas possíveis soluções de intervenção no sistema de drenagem, tomando como base a integração entre as medidas convencionais e não convencionais para drenagem urbana.
Palavras-chave: Hidrologia, Drenagem Urbana, Medidas de Prevenção de Enchentes, Diagnóstico.
ABSTRACT
Urban development in Brazilian cities has caused problems due to lack of planning and management during the process of land occupation. The infrastructure required for urban drainage usually does not match the needs and changes of the environment caused by the urbanization process. Understanding and diagnosing the way that the urbanization process has been consolidated shows important information to propose interventions that solve current and future problems related to urban drainage. Through a bibliographical research the concepts of hydrology related to urban drainage, the impacts of urbanization in front of the hydrological cycle and the relevance of urban planning with regard to rainwater management infrastructure through conventional and unconventional control measures. In the case study on the urban drainage of the district of Canavieiras, in Florianópolis, the aim was to understand the process of urbanization of the region, to carry out a survey of the drainage devices and their hydraulic behavior in front of the problems of floods reported by residents. The registration information was obtained from the city hall, service providers and on-site visit. This survey provided subsidies for the delimitation and analysis of the river basins and some existing drainage elements and devices, such as: canals, culverts, ditches and collecting boxes. At the end it was pointed out possible solutions of intervention in the drainage system based on the integration between conventional and unconventional measures for urban drainage.
Keywords: Hydrology, Urban Drainage, Flood Prevention Measures, Diagnosis.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Componentes de uma bacia hidrográfica hipotética ... 23
Figura 2 - Impacto da Urbanização no Ciclo Hidrológico ... 32
Figura 3 – Diferentes tipos de pavimentos com reservatório estrutural. ... 44
Figura 4 – Vala de infiltração ... 46
Figura 5 – Mapa de localização do município de Florianópolis. ... 47
Figura 6 – Bairro de Canasvieiras. ... 48
Figura 7 – Rio Papaquara e Rio Vargem Grande, ambos próximos a Rodovia SC-401. ... 50
Figura 8 – Relação das Unidades Territoriais de Análise e Planejamento – UTPs para o Município de Florianópolis. ... 55
Figura 9 – Drenagem urbana inserida na UTP-12 e UTP-15 ... 57
Figura 10 – Três setores relevantes de Canasvieiras; ... 58
Figura 11 – Bueiros da bacia hidrográfica de nº01 que deságuam no canal. ... 62
Figura 12 – Canal aberto, com muito mato, na R. Fernandes Francisco Coutinho. ... 63
Figura 13 – BDTC Ø 1,00m, que coleta a água do canal e cruza a Rua Tertuliano. ... 63
Figura 14 – Após atravessar a R. Tertuliano B. Xavier, segue no limite dos terrenos. ... 63
Figura 15 – Bueiro duplo Ø 1,00m, com saída na praia, pela Rua Acari Margarida. ... 64
Figura 16 – Final da Rua Acary Margarida, onde é o deságue da bacia hidrográfica de nº01. 64 Figura 17 – Vala que recebe um BSTC Ø 0,60m, que se encontra totalmente obstruído. ... 65
Figura 18 – Vala que recebe um BSTC Ø 0,60m, que se encontra totalmente obstruído. ... 65
Figura 19 – A mesma vala da figura 16, no ano de 2017 com apenas 10% do bueiro. ... 66
Figura 20 – Vala em dia de maré cheia, quase transbordando sua calha. ... 66
Figura 21 – Contribuições superficiais que escoam para a Rua das Flores. ... 68
Figura 22 – Rua das Flores com deficiência de drenagem e pavimento deteriorado ... 68
Figura 23 – Galeria coberta que cruza a Rua das Flores. ... 68
Figura 24 – Tubulações que chegam em caixa de passagem na Rua das Flores. ... 69
Figura 25 – Canal de pedra na saída da Rua das Flores bem assoreado... 69
Figura 26 – Canal de pedra com saída na areia da praia, final da Rua das Flores. ... 69
Figura 27 – Vista da bacia hidrográfica do setor 2 ... 70
Figura 28 – Vala aberta ao lado da SC-401 que vai desaguar no Rio Papaquara ... 70
Figura 29 – Tubulações que chegam pela Rua Tertuliano B. Xavier ao lado do viaduto ... 71
Figura 30 – Ponto baixo por onde deságua a bacia de nº 03, através de um BSTC Ø 0,80m. . 72
Figura 32 – Saída da drenagem proveniente da Rua Professor Manoel Feijó e entorno. ... 73
Figura 33 – Caixa localizada na Rua Mario Lacombe onde deságua o BSTC Ø 0,80m. ... 73
Figura 34 – Saída da drenagem pluvial das contribuições da bacia nº 03 e região central. ... 73
Figura 35 – Rua José Daux, nos fundos do Hotel Tropicanas, com deficiência de drenagem. 74 Figura 36 – Rua Mario Lacombe alagada depois de fortes chuvas na região. ... 75
Figura 37 – Esquina da Rua Antônio Heil com a Rua Madre Maria Vilac com grande quantidade de água acumulada por assoreamento das caixas... 76
Figura 38 – Cruzamento da Rua Jorge Mussi com a Rua Dr. João de Oliveira. ... 76
Figura 39 – Tubulação na Rua Madre Maria Vilac, com grande quantidade de areia. ... 77
Figura 40 – Rua Madre Maria Vilac, ao lado do Hotel Internacional de Canasvieiras. ... 77
Figura 41 – Rua Afonso Cardoso da Veiga, sem caixas coletoras. ... 78
Figura 42 – Saída da drenagem da Rua Madre Maria Vilac no Rio do Braz. ... 78
Figura 43 – Foz do Rio do Braz fechada, sem escoamento das suas águas. ... 79
Figura 44 – Grande quantidade de água armazenada, deixando as ligações pluviais existentes que chegam ao Rio do Braz afogadas. ... 79
Figura 45 – Foz do rio do Braz aberta com escoamento de suas águas em direção ao mar. .... 80
Figura 46 – Grande escoamento da água armazenada do rio do Braz. ... 80
Figura 47 – Local onde deságua a drenagem pluvial proveniente da Rua Madre Maria Vilac, ao lado da estação elevatória da CASAN. ... 81
Figura 48 – Rua Murilo Antônio Bortoluzzi, que reduziu a largura do Rio do Braz. ... 81
Figura 49 – Margem esquerda aterrada para a implantação de um camping. ... 81
Figura 50 – Acúmulo de água na Rua dos Eucaliptos devido à falta de drenagem... 82
Figura 51 – Grande quantidade de areia na Rua Madre Maria Vilac. ... 82
Figura 52 – Vala aberta na Rua Desembargador Maurílio Coimbra. ... 83
Figura 53 e Figura 54 – Saída do bueiro na Rua Vidal R. Neto em 2014 e 2017. ... 83
Figura 55 – Rua Afonso Cardoso da Veiga sem pavimentação e sem drenagem. ... 84
Figura 56 – Rua Rua Vasco da Oliveira Gondin com pavimento ruim e sem drenagem. ... 84
Figura 57 – Rua Jorge Mussi sem pavimentação e sem drenagem. ... 85
Figura 58 – Rua João Coelho da Costa onde passa um dos talvegues da bacia de nº 01. ... 88
Figura 59 – Bacia 1 e 2. ... 89
Figura 60 – Área verde que pode ser aproveitada para a locação de uma bacia de retenção. ... Erro! Indicador não definido. Figura 61 – Bacia 3 e 4 conduzindo as vazões para Bacia do Rio Papaquara... 90
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Tempo de recorrência ... 28 Tabela 2 – Comparação das medidas adotadas no exterior ... 40
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Dados da estação pluviométrica adotada ... 52
Quadro 2 – Dados regionais do município e condições climáticas ... 52
Quadro 3 – Método Racional da bacia de nº 01 do setor 1... 59
Quadro 4 – Método Racional da bacia de nº 03 do setor 2... 59
LISTA DE SIGLAS
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) BSTC – Bueiro Simples Tubular de Concreto BDTC – Bueiro Duplo Tubular de Concreto
CASAN (Companhia Catarinense de Água e Saneamento) DEINFRA – Departamento Estadual de Infra-Estrutura
DNIT – Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes FUNASA (Fundação Nacional de Saúde)
IDF – Intensidade, Duração e Frequência. PMF (Prefeitura Municipal de Florianópolis) PMSB – Plano Municipal de Saneamento Básico SC – Santa Catarina
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 16 1.1 OBJETIVOS ... 17 1.1.1 Objetivo geral ... 17 1.1.2 Objetivos específicos ... 18 1.2 JUSTIFICATIVA ... 18 1.3 METODOLOGIA DE PESQUISA ... 19 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 20 2.1 HIDROLOGIA ... 20
2.1.1 O ciclo da água e os fatores de influência... 21
2.1.2 Bacia Hidrográfica ... 22
2.2 DRENAGEM URBANA E OS IMPACTOS DA URBANIZAÇÃO ... 31
2.3 A IMPORTÂNCIA DO SISTEMA DE DRENAGEM URBANA ... 34
2.4 CARACTERÍSTICAS DA DRENAGEM URBANA ... 35
2.4.1 Elementos que compõe a drenagem pluvial ... 36
2.5 PLANEJAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM E MEDIDAS DE PREVENÇÃO DE ENCHENTES... 37
2.5.1 Medidas de Controle (Estruturais e Não Estruturais) ... 39
2.5.2 Medidas Convencionais (conceito de canalização) ... 40
2.5.3 Medidas Não Convencionais (conceito de reservação e retenção) ... 41
3 ESTUDO DE CASO: DIAGNÓSTICO DA DRENAGEM URBANA DE CANASVIEIRAS ... 47
3.1 LOCALIZAÇÃO ... 47
3.2 A URBANIZAÇÃO DO DISTRITO DE CANASVIEIRAS ... 48
3.3 CONTEXTO HISTÓRICO DAS BACIAS DE CONTRIBUIÇÃO ... 49
3.4 ANÁLISE DAS VAZÕES DAS BACIAS HIDROGRÁFICAS DE CANASVIEIRAS 51 3.4.1 Coleta de Dados ... 51
3.4.2 Dados Relativos da Região ... 52
3.4.3 Pluviometria ... 53
3.4.4 Cálculo da equação geral de chuvas intensas ... 53
3.4.6 Tempo de recorrência ... 54
3.4.7 Cálculo de vazões através do Método Racional ... 54
3.5 BACIAS HIDROGRÁFICAS DA REGIÃO EM ESTUDO ... 55
3.5.1 Bacia de Canasvieiras na Unidade Territorial de Planejamento ... 55
3.5.2 Delimitação das bacias hidrográficas ... 57
3.5.3 Metodologia do cálculo de vazões de cada bacia hidrográfica ... 58
3.6 DIAGNÓSTICO DA DRENAGEM EXISTENTE ... 59
3.6.1 Setor 1 – Lado Oeste ... 61
3.6.2 Setor 2 – Região Central ... 70
3.6.3 Setor 3 – Lado Leste ... 75
3.6.4 Análise final do diagnóstico da drenagem existente ... 85
3.7 MEDIDAS DE CONTROLE ... 86
3.7.1 Setor 1 ... 87
3.7.2 Setor 2 ... 89
3.7.3 Setor 3 ... 91
3.8 SÍNTESE DOS PONTOS OBSERVADOS E DAS MEDIDAS DE CONTROLE ... 93
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 95
4.1 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 96
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 97
1 INTRODUÇÃO
A forma como as cidades urbanas vêm se desenvolvendo, tem desencadeado problemas que deterioram a qualidade de vida da população, seja pelo aumento da frequência e da magnitude das inundações ou pela presença de resíduos no escoamento da rede pluvial. Falta de planejamento, controle do uso do solo, ocupação das áreas de risco, assoreamento, lixo, canalização de córregos e valas naturais e ausência de um sistema adequado de drenagem são alguns dos problemas que encontramos nos grandes centros urbanos.
A ausência de uma adequada estrutura de drenagem e de um planejamento urbano eficiente permite um descontrole da urbanização e consequentemente uma impermeabilização das áreas permeáveis, sobrecarregando o sistema hídrico natural.
Segundo Braga (1994, apud CANHOLI, 2005, p. 23):
A maioria dos países em desenvolvimento, incluindo o Brasil, experimentou nas últimas décadas uma expansão urbana com precária infraestrutura de drenagem, advindo os problemas de inundação principalmente da rápida expansão da população urbana, do baixo nível de conscientização do problema, da inexistência de planos de longo prazo, da utilização precária de medidas não estruturais e da manutenção inadequada dos sistemas de controles de cheias.
Por isso a drenagem pluvial é de suma importância e constitui uma parte obrigatória nos projetos de infraestrutura, mais ainda hoje, constatamos negligencia e mau uso do dinheiro neste setor, ocasionando sérios impactos e transtornos a vida dos habitantes, sobretudo àqueles das grandes metrópoles. De acordo com Canholi (2005, p.15)
“Na maior parte dessas grandes metrópoles, o crescimento das áreas urbanizadas se processou de forma acelerada e somente em algumas a drenagem urbana foi considerada fator preponderante no planejamento da sua extensão”.
Projetar um bom sistema de drenagem urbano é muito mais que apenas canalizar e drenar as precipitações de forma adequada, pois dependem de um estudo integrado com o meio urbano já implantado e uma análise minuciosa do cadastro de dispositivos já existentes, como redes de água tratada, redes de esgoto sanitário e outras interferências. Verificação das áreas de inundação, das áreas impermeabilizadas, dos recursos naturais existentes e todo o ciclo hidrológico também são fundamentais.
Projetos com técnicas convencionais de drenagem, apenas resolvem de forma imediata o excesso de precipitação através de tubulações lineares para os trechos d’água de jusante. São projetos com medidas estruturais localizadas, sem considerar que a bacia hidrográfica funciona como um sistema integrado e não de forma independente. Observa-se então, um aumento do número de desastres provocados por chuvas, gerando enchentes,
deslizamentos de terra, assoreamento dos rios e consequentemente deterioração da qualidade da água.
O que tem sido feito em muitas cidades brasileiras, para minimizar os problemas decorrentes de chuvas intensas, adequando as redes de drenagem existentes as novas vazões de cheia, ou seja, não existe uma visão global que integre o sistema de drenagem ao planejamento urbano.
De acordo com o Canholi (2005, p. 16), precisa haver uma mudança radical na filosofia das soluções estruturais em drenagem urbana, pois esta visão “higienista”, só preconiza a rápida retirada das águas drenadas dos locais de origem, ocasionando a sobrecarga de córregos receptores, ou seja, da macrodrenagem. O que Canholi (2005) está sugerindo, é que temos que pensar em uma drenagem mais moderna e sustentável, com soluções alternativas e métodos mais eficientes e compensatórios, para não apenas transferir os impactos à jusante, mais recuperar os corpos hídricos, respeitando os princípios do ciclo hidrológico. Desta forma, podemos mitigar os impactos ambientais e sociais ocasionados pela urbanização desenfreada, pela deficiência de planejamento ou até mesmo pela insuficiência de recursos nesta área.
Segundo Canholi (2005, p. 11), é fundamental que os problemas de drenagem devem ser tratados de forma integrada com outros problemas urbanos, fazendo isso de modo multidisciplinar e participativo. É necessário desenvolver ações de forma integrada entre poder público, iniciativa privada e população, principalmente na conscientização dos habitantes, trazendo qualidade de vida, preservando o meio ambiente, garantindo saúde e sustentabilidade.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo geral
Elaborar um diagnóstico à cerca do sistema de drenagem do bairro de Canasvieiras, em Florianópolis.
1.1.2 Objetivos específicos
Para atender o objetivo geral, os objetivos específicos são:
Apresentar estudo bibliográfico sobre hidrologia e drenagem urbana; Descrever a importância do sistema de drenagem urbana;
Delimitar e analisar as bacias hidrográficas;
Diagnosticar a atual situação das tubulações de drenagem pluvial;
Propor medidas mitigadoras, visando à redução dos danos recorrentes de inundações no local.
1.2 JUSTIFICATIVA
Frente ao quadro da expansão urbana sem planejamento, o trabalho de pesquisa na área de drenagem urbana propõe alternativas com o objetivo de sanar um problema comum na grande maioria das cidades: inundações das vias públicas, das residências e de estabelecimentos comerciais, além dos prejuízos ao meio ambiente e à qualidade de vida da população, exigindo da administração pública providências emergenciais dispendiosas.
O bairro de Canasvieiras, objeto deste trabalho, tem apresentado alagamentos decorrentes de chuvas intensas, especialmente em alguns pontos considerados críticos, causando perdas materiais aos moradores e aos turistas que durante a temporada de verão residem no local.
O aumento na densidade demográfica do balneário nas últimas décadas com grandes áreas de impermeabilização do solo tem aumentado o escoamento superficial e consequentemente as vazões nas canalizações existentes, que já não são totalmente suficientes para atender as intensas precipitações. A construção de novos empreendimentos sobre cursos d’água naturais, simplesmente canalizando a vala ou o córrego, sem se preocupar na maior parte dos casos, com a vazão e a questão de impermeabilização do solo, mostra a falta de planejamento da expansão urbana. A influência de maré e as baixas declividades do local cooperam para os alagamentos na região.
Dentro deste contexto pretendemos demonstrar os problemas da drenagem existente e apontar medidas de controle para ampliação e melhoria do sistema.
O diagnóstico da situação da drenagem pluvial existente, juntamente com o levantamento cadastral do bairro de Canasvieiras, resultará em soluções alternativas para
projetos futuros, fornecendo informações imprescindíveis que deverão ser utilizadas tanto na ampliação das tubulações de drenagem, como na coleta e direcionamento adequado das águas pluviais, visando proporcionar qualidade de vida à população do balneário e contribuindo na recuperação dos recursos hídricos.
Os estudos e trabalhos sobre diagnóstico de drenagem urbana e a utilização de novas soluções para reduzir os volumes de enchentes, retardar os escoamentos superficiais e ampliar os sistemas de drenagem existentes de forma adequada, ainda tem sido incipientes no Brasil. Tem-se a necessidade de estudos mais aprofundados em drenagem.
Para Canholi (2005, p. 24),
“o planejamento de drenagem deve ser entendido como parte de um abrangente processo de planejamento urbano e, portanto coordenado com os demais planos, principalmente os de saneamento básico (água e esgoto), uso do solo e transportes”. O que Canholi (2005) sugere é o planejamento amplo dos sistemas de drenagem, talvez por meio de planos diretores, onde obras de drenagem urbana sejam pensadas, analisadas e gerenciadas de forma integrada, acima de decisões políticas, considerando os aspectos sociais, ambientais e econômicos.
1.3 METODOLOGIA DE PESQUISA
A metodologia aplicada para a realização deste trabalho de conclusão de curso se fez por levantamento bibliográfico e um estudo de caso.
A pesquisa bibliográfica permitiu nos embasar tecnicamente na análise dos impactos que uma drenagem insuficiente pode trazer para uma determinada região e propor medidas mitigadoras. Este levantamento teórico foi realizado através de diversas pesquisas em materiais como livros, artigos, teses, manuais, dissertações e também em sites técnicos.
Para atingir o objetivo do trabalho, buscamos informações disponíveis nos órgãos envolvidos com a gestão urbana e dos recursos hídricos do município de Florianópolis, como a Prefeitura Municipal de Florianópolis e a CASAN, além de materiais e informações fornecidos pela empresa Prosul - Projetos, Supervisão e Planejamento LTDA. Visitas ao bairro de Canasvieiras forneceram informações para o diagnóstico, através de conversas com moradores e pela visualização da situação atual.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 HIDROLOGIA
É a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas e sua relação com o meio ambiente, incluindo sua relação com a vida. (United State Federal Council Science and Technology, 1962).
De acordo com o Eng. Carlos Tucci (2004), as primeiras medições hidrológicas surgiram no século XIX, através de leis e fórmulas quantitativas. Eram mais utilizadas como base para projetos de obras hidráulicas ou para o entendimento de fenômenos hidrológicos.
Ainda segundo Tucci (2004), somente no século XX se teve grandes avanços na ciência hidrológica, quando órgãos governamentais de países desenvolvidos começaram a desenvolver seus próprios programas de pesquisas, estabelecendo medidas preventivas que minimizassem os prejuízos causados à natureza. Foi uma década que marcou o início da hidrologia quantitativa com alguns trabalhos, tais como: Sherman (1932), o hidrograma unitário utilizado para o escoamento superficial; Horton (1933), a teoria da infiltração, permitindo a determinação da precipitação efetiva; (Theiss,1935), com a teoria para a hidráulica de poços e Gumbel (1941) que propôs a distribuição de valores extremos para análise de frequência de dados hidrológicos, além de outros métodos que ampliaram os conhecimentos em hidrologia.
De acordo com o Departamento de Hidráulica e Saneamento da Universidade Federal da Bahia, a introdução da computação digital no campo da hidrologia, nas décadas de 1960 e 1970, permitiu que problemas hidrológicos complexos fossem simulados pela primeira vez. O primeiro modelo hidrológico completo foi desenvolvido pela Universidade de Stanford (1966). Este modelo pode simular processos importantes do ciclo hidrológico: precipitação, evapotranspiração, infiltração, escoamento superficial, escoamento subterrâneo e escoamento em canais. Outros modelos foram desenvolvidos em seguida: HEC-1 (1973), Corpo de Engenheiros do Exército Americano; ILLUDAS (1974), e outros. (UFBA, 2005).
No Brasil os primeiros postos de precipitação são do final do século passado, mas as coletas de dados de chuva iniciaram no começo deste século. Os primeiros textos publicados em hidrologia são de Garcez (1961) e Souza Pinto et al. (1973). Em 1977, foi fundada a Associação Brasileira de Recursos Hídricos, que tem publicado trabalhos científicos, revistas técnicas e livros de hidrologia. (UFBA, 2005).
Tucci (2004) descreve a ciência hidrológica como:
“Uma ciência interdisciplinar que tem evoluído expressivamente devido aos problemas crescentes observados nas bacias hidrográficas, como a ocupação inadequada, o aumento significativo da utilização da água para diversos fins e principalmente em face aos resultados dos impactos sobre o meio ambiente. O estudo da água era uma ciência basicamente descritiva e qualitativa, porém se transformou em uma área de conhecimento onde os métodos quantitativos têm sido explorados através de metodologias matemáticas e estatísticas, melhorando de um lado os resultados e do outro explorando melhor as informações existentes”.
Sendo uma ciência interdisciplinar, a hidrologia abre campo para profissionais de diferentes áreas como engenheiros, agrônomos, geólogos, geógrafos, biólogos, entre outros, que podem atuar nas diferentes subáreas dessa ciência. Algumas subáreas mais específicas como gestão dos recursos hídricos, modelos hidrológicos para simulação de escoamentos, propagação de ondas de cheias em canais e controle de desastres naturais, tem exigido uma formação mais ampla do profissional, que englobe conhecimento em estatística, matemática, física, química, biologia e geociência.
Segundo Tucci (2004), a hidrologia é baseada na observação e quantificação sistemática dos processos pertencentes ao ciclo da água e suas fases. Um bom exemplo é a propagação de enchentes ao longo dos cursos d’água, que serve de parâmetro para a definição de obras de contenção, alargamento da calha do rio e dimensionamento de galerias.
2.1.1 O ciclo da água e os fatores de influência
O ser humano sempre conviveu com a água, afinal é a substância de maior abundância na terra. Apesar da abundância, a distribuição espacial deste elemento é bastante irregular, causando problemas de excesso de água em alguns lugares e escassez em outros.
A água é um bem essencial à vida e ao desenvolvimento socioeconômico, é um recurso natural renovável que pode tornar-se insuficiente com o crescimento das populações, indústrias e agricultura. (TUCCI, 2004).
A U.S. Geological Survey (USGS) destaca que a renovação e a condução das águas no planeta Terra são realizadas através de um processo conhecido como ciclo da água ou ciclo hidrológico. É um regime natural e cíclico que pode ser dividido em etapas, dentre elas: precipitação; interceptação; infiltração; escoamento superficial; escoamento subterrâneo; transpiração e evaporação.
Mesmo sendo um processo cíclico, o movimento que a água faz em cada uma das fases ocorre de forma variada, pois a quantidade e a velocidade que esta assume nas diversas etapas no ciclo são influenciadas por diversos fatores como: cobertura vegetal da bacia
hidrográfica, altitude, topografia, temperatura, tipo de solo, geologia e a urbanização.
A urbanização desordenada e os altos índices de degradação ambiental produzidos pelo homem sobre o ecossistema como, desmatamentos, queimadas e impermeabilização do solo, impactam gravemente o ciclo hidrológico. Neste sentido, Tucci (2004), ressalta que o aumento populacional sem restrições de ocupação altera a quantidade e a qualidade da água, aumentando o escoamento superficial e reduzindo a infiltração da água no solo. Tudo isso favorece o desequilíbrio do ciclo e a ocorrência de inundações e secas em nosso planeta.
Segundo Berté (2009), a urbanização deve ser feita considerando as características geológicas dos terrenos, bem como deve acontecer a implantação de infraestrutura, como, por exemplo, a drenagem das águas pluviais, pois quando estes processos não são avaliados e respeitados, normalmente acontecem acidentes geológicos, como erosão acelerada, áreas urbanas com riscos de afundamento, alagamentos e inundação, entre outros.
De acordo com a Agência Nacional de Águas, para um projeto de drenagem urbana é necessário conhecer como se dá as distribuições da precipitação, conhecer o solo para analisar a infiltração, entender o escoamento superficial e saber das vazões nos pontos de interesse, ou seja, para cada trabalho que irá realizar, uma análise hidrológica deve ser feita, seja para saber se a precipitação irá interferir no processo, ou se a drenagem é adequada para o tipo de empreendimento.
A visão integrada da parte técnica com os aspectos ambientais e sociais irão permitir novos conceitos para um planejamento urbano eficiente e assim garantir a manutenção dos ciclos responsáveis pela vida.
2.1.2 Bacia Hidrográfica
A bacia hidrográfica é uma área que capta água da precipitação e transporta os escoamentos para um único ponto de saída, seu exutório. É composta basicamente de um conjunto de superfícies vertentes, uma rede de drenagem formada por cursos de água que se concentram num leito único o exutório. (SILVEIRA, 1993).
Como descreve Silveira, a bacia hidrográfica é uma área geográfica coletora de água pluvial, delimitada topograficamente através das curvas de nível e composta de um curso principal e seus afluentes, de forma que toda a vazão possa ser medida e os escoamentos sejam convergidos para um único ponto de saída. A determinação da área contribuinte é importante para a obtenção de dados para o dimensionamento de obras hidráulicas; projeto de drenagem, reservatórios, pontes e barragens; irrigação; controle de inundações;
controle da poluição; controle de erosão; navegação, dentre outros.
A formação da bacia hidrográfica dá-se através dos desníveis dos terrenos que direcionam os cursos da água, sempre das áreas mais altas para as mais baixas.
A Figura 1 demonstra os componentes de uma bacia hidrográfica. Figura 1 - Componentes de uma bacia hidrográfica hipotética
Fonte: www.researchgate.net/figure/308725049_fig4_Figura-4, 2015.
A bacia hidrográfica é composta por um conjunto de microbacias e apresentam características geológicas, geomorfológicas, pedológicas, climatológicas e um conjunto de comunidades animais e vegetais que interagem entre si (CALIJURI & OLIVEIRA, 2000). Todas estas características desempenham papel essencial no comportamento hidrológico.
A bacia hidrográfica pode ser avaliada como um sistema físico onde a entrada é o volume de água precipitado e a saída é o volume de água escoado pelo exutório, analisando-se como prejuízos ao longo do tempo os volumes de água da chuva transpirados, infiltrados para o subterrâneo e evaporados. Em um evento isolado pode-se desconsiderar estas perdas e analisar a transformação de chuva em vazão feita pela bacia. (SILVEIRA, 2001).
2.1.2.1 Caracterização fisiográfica das bacias
Em uma bacia hidrográfica, as características naturais estão diretamente relacionadas com o ciclo hidrológico. Essas características podem interferir, por exemplo, no escoamento superficial, o qual é responsável pela interação terra-água e, portanto, nos processos erosivos, no transporte de poluentes até os corpos d’água, nos tipos de uso e ocupação que se faz da terra, dentre outros (PRADO et al., 2010).
Segundo Moura (2008), as características fisiográficas de uma bacia podem ser obtidas através de imagens de satélite, fotografias aéreas e mapas de hidrografia. As principais características fisiográficas determinadas em estudos hidrológicos são: área, perímetro, talvegue principal, declividade, forma da bacia ou compacidade e sistema de drenagem (ordem e densidade de drenagem).
Algumas características são apresentadas a seguir:
1) Área da bacia: fundamental para definir o potencial de geração de escoamento da bacia hidrográfica, uma vez que o seu valor multiplicado pela lâmina da chuva precipitada define o volume de água recebido pela bacia. É obtida através da projeção vertical da linha do divisor de águas sobre o plano horizontal (TUCCI, 2004, p. 46).
2) Comprimento do rio principal: é determinado a partir do perfil longitudinal do curso d’água medindo-se o comprimento do trecho entre a nascente mais distante e o ponto de interesse ou exutório (TUCCI, 2004, p.48).
3) Declividade: a declividade é muito importante para a modelagem do escoamento, uma vez que a velocidade de fluxo depende desta variável. Pode ser determinada por vários métodos. Em geral consiste na razão entre a diferença das altitudes dos pontos extremos de um curso d´água e o comprimento desse curso d´água, pode ser expressa em % ou m/m (PAIVA e PAIVA, 2001).
4) Forma da bacia: a forma de uma bacia hidrográfica também é importante no seu comportamento hidrológico. A partir do comparativo de bacias com características semelhantes, identificamos que as bacias com forma mais circular apresentam uma tendência de gerar picos de enchente mais elevados em relação às bacias alongadas (VILLELA e MATTOS, 1975, p. 13).
5) Hierarquização Fluvial: a rede fluvial de drenagem de uma bacia hidrográfica pode ser classificada segundo uma ordem, sendo a mais utilizada a de Horton modificada por Strahler (TUCCI, 2004, p.47).
6) Densidade: a densidade de drenagem é um indicador do relevo superficial e das características geológicas da bacia (TUCCI, 2004, p.47). Este índice permite avaliar a eficácia de drenagem de uma bacia, ou seja, a eficiência na concentração do escoamento superficial no exutório da bacia (TUCCI, 2004, p.47). Quanto maior a densidade de drenagem, maior a capacidade da bacia de fazer escoamentos rápidos no exutório.
Além da caracterização fisiográfica, as bacias de contribuição podem estar localizadas em áreas rurais ou urbanas.
Para o consultor ambiental Elizeu Vasconcelos, da LogicAmbiental, em uma bacia hidrográfica rural, grande parte da precipitação pluviométrica é retida em algumas das fases do ciclo hidrológico, facilitando que o processo ocorra naturalmente.
Ainda segundo o consultor, no ambiente urbano, devido à pouca cobertura vegetal, canalização de valas naturais, desvio de córregos, construção de barragens, poluição dos corpos d’água dentre outros problemas, ocorre que é baixo o equilíbrio e distribuição da água dentro do ciclo hidrológico, provocando alterações na qualidade da água e sua distribuição. O volume que fica na superfície aumenta o escoamento superficial, gerando alterações no regime de vazões das pequenas bacias localizadas na área urbana.
Desta forma, as superfícies impermeabilizadas por pavimentos asfálticos, de concreto, calçadas e telhados escoam rapidamente a água precipitada para as redes de drenagem.
Sem planejamento na ocupação de uma bacia hidrográfica, o pensamento de muitos continua sendo de explorar o máximo possível da área e aproveitar a água disponível para diversos fins, nem que para isso precise degradar os recursos naturais causando vários impactos ao meio ambiente.
2.1.2.2 Cálculo das vazões de uma bacia hidrográfica
Para elaborar um projeto de drenagem pluvial, é preciso ter conhecimentos de todos os parâmetros hidrológicos e dar a devida importância às características fisiográficas e pedológicas das bacias, que indicam o comportamento dos cursos d’água em função dos solos e da cobertura vegetal destas bacias. (DNIT, 2006, p.23).
Para isso são elaborados estudos hidrológicos que consistem na determinação do regime pluviométrico, na caracterização fito geomorfológica e na obtenção das vazões de projeto para cada bacia de contribuição, com o intuito de auxiliar no dimensionamento dos dispositivos de drenagem, que devem ser condizentes com a vazão determinada.
Segundo Canholi (2005, p. 71):
“Os dados necessários à elaboração desses estudos compreendem fundamentalmente as características hidráulicas e geomorfológicas da bacia, suas condições de impermeabilização, tempos de concentração, bem como as precipitações de projeto”.
O objetivo final no desenvolvimento de todos estes passos é determinar as descargas nos pontos de interesse onde serão projetadas as estruturas hidráulicas.
O cálculo de vazões vai depender de uma série de dados de chuva coletados nos órgãos oficiais (ANA, INMET, e outros) ou em projetos existentes de modo a permitir a caracterização pluviométrica e climática da região em estudo. Após a coleta, os dados de chuvas são tratados estatisticamente para se chegar às curvas de intensidade-duração-freqüência (IDF), que fornecerá a máxima intensidade que será utilizada para o dimensionamento das tubulações.
Segundo Silveira (1993), algumas grandezas que caracterizam o estudo hidrológico são importantes, tais como: coeficiente de escoamento superficial ou coeficiente de deflúvio; tempo de concentração; tempo de recorrência, intensidade de precipitação e o cálculo de vazão.
2.1.2.2.1 Coeficiente de escoamento superficial “C”
O coeficiente de escoamento superficial é também conhecido como coeficiente de runoff ou coeficiente de deflúvio. Por definição coeficiente de runoff é a razão entre o volume total de escoamento superficial no evento e o volume total precipitado (Tucci, RBRH, 2000).
O Prof. Antenor Rodrigues Barbosa Júnior, da Universidade Federal de Ouro Preto, cita que o escoamento superficial acontece em virtude da intensidade e do tempo de duração das chuvas, ou seja, quanto mais acentuada a precipitação, mais rápido o solo atingirá a sua capacidade máxima de infiltração e assim facilitando o escoamento das águas na superfície da Terra. Este escoamento é conhecido como deflúvio superficial direto.
De acordo com Antenor, apenas uma parte da água escoada será transportada por tubulações de drenagem, pois outras parcelas das águas pluviais são infiltradas pelo solo ou são evaporadas. Essa relação de água precipitada pela bacia e admitida pelas galerias ou bueiros se dá através do coeficiente de escoamento superficial ou coeficiente de deflúvio.
É um dos componentes mais importantes para dimensionamentos hidráulicos e manejo da bacia hidrográfica. Está associada a projetos de obras como barragens, terraços, bacias de contenção, canais coletores, dentre outros.
Os valores do coeficiente de escoamento "C" também podem ser obtidos através de tabelas, como a que está sendo apresentada no Anexo A, estruturada em função das características das bacias.
2.1.2.2.2 Tempo de concentração
De acordo com Jabôr (2015, p. 42), temos que o tempo de concentração (Tc) é definido pelo “Intervalo de tempo entre o início da precipitação e o instante em que toda a bacia contribui para a vazão na seção estudada”.
Este intervalo de tempo que Jabôr se refere, é o dado a partir do início da chuva para que toda a bacia hidrográfica passe a contribuir para o ponto de análise, ou seja, a trajetória que a água mais distante (limites da bacia) demora a chegar ao local de estudo.
Segundo Jabôr (2015), deve-se ter muito cuidado na determinação do tempo de concentração, pois é um dado que tem atuação relevante no valor de descarga, pois todos os cálculos para solucionar problemas de drenagem superficial estão baseados no seu valor. Conforme Jabôr, em muitos casos, a descarga máxima de uma bacia hidrográfica é inversamente proporcional ao seu tempo de concentração.
Segundo o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (2006, p. 298) “[...] o tempo de concentração mínimo adotado para sistemas urbanos é de tc=10 min.”.
Para a determinação do tempo de concentração existem muitas fórmulas, sendo a maioria delas empíricas. As fórmulas são sempre baseadas em função das características físicas da bacia, tais como: declividade efetiva, comprimento do talvegue principal, área da bacia de drenagem, dentre outros parâmetros, como coeficientes de caracterização do tipo de solo da bacia hidrográfica.
2.1.2.2.3 Tempo de recorrência (Tr)
De acordo com Plinio Tomaz (2010) o tempo de recorrência ou período de retorno, é operíodo de tempo médio que um determinado evento hidrológico é igualado ou superado pelo menos uma vez.
Jabor (2015) descreve como:
“[...] a média de anos em que se pode ocorrer ou ser superado um dado evento. Indica por análise de frequência o espaço médio entre eventos maiores ou iguais que uma dada grandeza ou a probabilidade de que tal evento aconteça em um ano qualquer”.
Tomaz (2002, p. 71, apud Righeto, 1998) traz uma citação Righeto na qual diz que o tempo de recorrência “É um parâmetro fundamental para a avaliação e projeto de sistemas hídricos, como reservatórios, canais, vertedouros, bueiros, galerias de águas pluviais, etc.”.
O período de retorno é um dos grandes problemas da hidrologia, motivo pelo qual há muita discussão sobre o assunto. De acordo com Tomaz (2016, cap. 3, p. 17), adotando um modelo hidrológico adequado, a escolha do período de retorno deve estar coerente com este modelo. Antigamente se escolhia um período de retorno e se calculava uma obra de macrodrenagem, mas atualmente costuma-se verificar outros períodos de retorno para uma mesma obra. Para o piscinão do Pacaembu foi adotado período de retorno de 25 anos, porém foi estudado também o período de retorno de 50 anos.
De acordo com a instrução de serviço do DNIT (2006), é preciso adotar os seguintes períodos de recorrência de acordo com a Tabela 1.
Tabela 1 – Tempo de recorrência
Tipo de Dispositivo de Drenagem Período de recorrência (anos)
Drenagem Superficial 5 a 10
Drenagem Subsuperficial 10
Bueiros Tubulares. 15 (como canal) ou 25 (como orifício) Bueiro Celular. 25 (como canal) ou 55 (como orifício)
Pontilhão. 50
Ponte 100
Fonte: Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, 2006. 2.1.2.2.4 Intensidade de precipitação
Conforme já descrito no item 2.1.2.2, a partir dos dados de chuvas máximas transformados, se elabora o gráfico de curvas de altura de chuva e tempo de duração e através deste o gráfico de intensidade, duração e frequência (IDF), para períodos de recorrência de 5, 10, 15, 25, 50 e 100 anos.
A equação é estabelecida pela análise de frequência de chuvas intensas registradas em pluviogramas a partir das observações de chuvas ocorridas durante um período de tempo longo, que só é válida para a região em que foram adquiridos os dados. A utilização da equação para um local diferente daquele para a qual ela foi obtida, deve ser criteriosa.
De acordo com a Agência Nacional de Águas, no Brasil existe uma pequena quantidade de equações de chuva, desenvolvidas por diversos autores e em épocas diferentes. Segundo Tomaz (2016) a equação de chuva elaborada pelo engenheiro Otto Pfafstetter (1982)
para 98 postos pluviográficos do território brasileiro é uma das mais conhecidas. Ele era engenheiro do Departamento Nacional de Obras e Saneamento (DNOS), e foi o pioneiro no desenvolvimento de estudos relativos às chuvas intensas no Brasil. Entretanto, como os dados disponíveis na época eram limitados, a equação baseava-se em uma pequena amostragem de anos de chuvas.
Uma fórmula bastante atual e usual derivada da equação de Otto Pfafstetter, que relaciona os três aspectos intensidade-duração-frequência, é uma equação geral obtida de ajustes de distribuição de frequência apresentada por Villela e Mattos (1975, p. 60):
=
( . ) Onde:i = intensidade média máxima de chuva, em mm/h; T = período de retorno, em anos;
t = duração da chuva (tempo de concentração da bacia), em minutos e k, m, b, n = parâmetros da equação determinados para o local analisado.
Para a determinação dos parâmetros da equação de chuvas intensas, Villela e Mattos (1975, p. 60), vão dizer: “[...] lançam-se em coordenadas logarítmicas as séries das intensidades médias máximas (i) em função do intervalo de duração (t)” e ainda acrescentam que “[...] unindo-se os valores com o mesmo período de retorno (T), obtém-se uma família de curvas paralelas”.
Utilizando a fórmula geral, Cesar Augusto Pompêo, doutor em engenharia hidráulica pela Universidade de São Paulo, determinou o valor da intensidade para a região de Florianópolis, através de duas equações:
i = ( .) ,, ≤ 60
i = ( .) ,, ≥ 60
Onde:
i = intensidade duração da chuva em mm/h T = período de retorno em anos
A equação de chuva de Pompêo foi elaborada no ano de 2003, baseada em uma série histórica de dados pluviométricos de 1921 a 1972 e de 1987, portanto, uma equação de chuva com dados antigos e assim pouco representativos. Uma série histórica mais ampla seria necessária, para não implicar em erros significativos na estimativa da chuva e consequentemente no dimensionamento de estrutura de drenagem.
2.1.2.2.5 Cálculo de vazão
Vazão é o volume de água que escoa em uma determinada seção do rio por unidade de tempo, expressa em m³/s ou L/s. É igual ao produto da velocidade média pela área da seção. (GARCEZ; ALVAREZ, 1988).
O método racional é um processo indireto que estabelece uma relação entre a chuva e o escoamento superficial (deflúvio). O nome é para contrapor os métodos antigos que eram empíricos e não eram racionais. É usado para calcular a vazão de pico de uma determinada bacia, considerando uma seção de estudo. A vazão máxima ocorre quando toda a bacia hidrográfica está contribuindo. (TOMAZ, 2013).
De acordo com Tomaz (2013), o método racional deve ser aplicado somente em pequenas bacias, ou quando o tempo de concentração for inferior à uma hora. Este conceito de pequena, média e grande bacia é um conceito variável entre os hidrólogos e projetistas, pois a mesma bacia pode ser considerada pequena por um e considerada média por outro.
Pelas Instruções de Serviço do DNIT – IS 203 de 2006 (IPR 726), as vazões de contribuição são calculadas utilizando-se os seguintes limites:
Método Racional para as bacias com área até 4km² (400ha);
Método Racional Corrigido para bacias entre 4km² e 10km² (400ha a 1000ha); Método do Hidrograma Unitário Triangular (HUT) nas bacias com área superior a 10Km² (1000ha).
O Método Racional é expresso pela equação: Q= C. I. A /36o Onde:
Q = vazão de pico (m3 /s);
C = coeficiente de escoamento superficial ou deflúvio; I = intensidade média da chuva (mm/h);
2.2 DRENAGEM URBANA E OS IMPACTOS DA URBANIZAÇÃO
Define-se como drenagem urbana o escoamento de águas pluviais através de dispositivos superficiais, tubulações, canais e valas, para remover o excesso de água de superfícies e do subsolo, prevenindo inundações e garantindo o bem-estar da população. (FERNANDES, 2002).
Para Fernandes (2002), minimizar os riscos que a população está sujeita e os prejuízos causados por inundações é o objetivo de um bom projeto de drenagem urbana. Por isso, o sistema de drenagem deve ser um conjunto de medidas que possibilite o desenvolvimento urbano de forma harmônica e sustentável e não apenas um estudo de ordem técnica e de análise hidráulica.
Na falta de um sistema de drenagem eficiente, o desenvolvimento urbano acaba gerando uma série de problemas, como: aumento da capacidade de escoamento através de galerias e canais; aumento da produção de sedimentos devido à remoção da cobertura vegetal das superfícies; aumento na produção de lixo e a deterioração da qualidade da água, devido ao transporte de material sólido e as ligações clandestinas de esgoto.
Fernandes (2002) relata outro problema vinculado à urbanização crescente e a expansão irregular das cidades, que são os impactos significativos na infraestrutura de recursos hídricos. Cada vez mais os espaços territoriais são impermeabilizados, áreas verdes e estradas de terra substituídas por pavimentos e construções maiores edificadas. Um dos principais impactos é a degradação ambiental e o aumento da frequência e magnitude das inundações nos grandes centros.
As inundações acabam trazendo enormes prejuízos para a população, dentre eles: perdas materiais e humanas, a interrupção das atividades comerciais nas áreas inundadas, interrupção do tráfego em várias ruas, o aumento do número de casos de doenças como leptospirose, cólera, febre tifoide e a hepatite, além da contaminação da água pela inundação de depósitos de materiais tóxicos e estações de tratamento.
De acordo com Tucci:
“Os prejuízos devidos às inundações na drenagem urbana nas cidades brasileiras têm aumentado exponencialmente, reduzindo a qualidade de vida e o valor das propriedades. Este processo é decorrência da urbanização e a consequente impermeabilização junto com a canalização do escoamento pluvial”. (TUCCI, 2012).
Tucci descreve uma situação que tem sido constante nos grandes centros urbanos, a urbanização de forma desordenada, sem o planejamento e a implantação de ações para coibir a ocupação irregular, causando efeitos diretos sobre os recursos hídricos.
A falta de controle da ocupação territorial permite o desmatamento e a impermeabilização das superfícies através da construção de habitações em áreas inadequadas, como áreas de inundação e de encostas, onde acabam instalando redes de drenagem artificial, reduzindo o tempo de concentração, ampliando os picos de vazão e alterando todo o ciclo hidrológico, conforme pode ser visto na Figura 2.
Figura 2 - Impacto da Urbanização no Ciclo Hidrológico
Neste sentido, Fernandes (2002), ressalta que todo plano urbanístico de expansão deve conter em seu bojo um plano de drenagem urbana, visando delimitar as áreas mais baixas potencialmente inundáveis a fim de diagnosticar a viabilidade ou não da ocupação destas áreas de ponto de vista de expansão dos serviços públicos.
Conforme Pômpeu (2000), os estudos sobre drenagem urbana devem ser vistos como um problema de ordem gerencial, englobando fatores ambientais, sociais, econômicos e políticos e não apenas serem tratados no campo da engenharia. Ainda de acordo com Pômpeu, é preciso focar o problema das cheias urbanas incorporando a dinâmica social e o planejamento multissetorial, com ações integradas que possam articular a sustentabilidade com o tratamento de enchentes urbanas e as políticas de saneamento e recursos hídricos. Ou seja, é uma visão moderna buscando a compreensão integrada do meio ambiente, visando resolver os problemas gerenciais através de componentes políticos.
Sistemas de drenagem urbana precisam também de medidas de prevenção que possam minimizar ou até impedir os danos causados por inundações. De acordo com Canholi (2005, p. 25), estas medidas são classificadas, de acordo com sua natureza, em medidas estruturais e medidas não estruturais.
“As medidas estruturais correspondem às obras que podem ser implantadas visando à correção e/ou prevenção dos problemas decorrentes de enchentes. As medidas não estruturais são aquelas em que se procura reduzir os danos ou as consequências das inundações, não por meio de obras, mas pela introdução de normas, regulamentos e programas que visem, por exemplo, ao disciplinamento do uso e ocupação do solo, à implementação de sistemas de alerta e à conscientização da população para a manutenção dos dispositivos de drenagem” (CANHOLI, 2005).
Para Tucci (2012), o ideal seria desenvolver um Plano de Águas Pluviais de cada cidade incorporando as medidas estruturais e não estruturais, investindo em recursos obtidos com as calamidades para melhoramento dessas atividades premiando as cidades que atuarem na área de prevenção.
Outro agravante, é que a falta de investimentos públicos nos últimos 30 anos no Brasil em novas obras, manutenção das obras existentes, fiscalização e investimentos por parte do poder público no controle de erosão urbana e de cheias, coincidindo com o desenvolvimento acelerado das cidades nos últimos anos, trouxe uma situação de urgência no planejamento e implementação de ações nesta área. (MELO, 2007).
2.3 A IMPORTÂNCIA DO SISTEMA DE DRENAGEM URBANA
O tratamento dado à questão da drenagem urbana é muito limitado comparado à importância que ele tem. Problemas causados pela má gestão na área têm relação direta com a mobilidade urbana, com o saneamento ambiental e com a segurança da população.
A falta de drenagem urbana é perceptível em muitas cidades brasileiras. Como é uma obra que não apresenta expressividade política, pois boa parte dela é enterrada e não vista pela população, é colocada em segundo plano. Em alguns lugares vemos ruas asfaltadas com rede de água, às vezes rede de esgoto e esporadicamente um bom sistema de drenagem.
A ausência total ou a existência de galerias subdimensionadas aliadas à rápida urbanização e a ocupação desordenada de áreas de várzeas e fundo de vales, só fazem aumentar a intensidade dos danos e a complexidade do problema. (JORNAL DA CIDADE, 2012).
Um bom sistema de drenagem precisa ser considerado desde o início da formação do planejamento urbano, pois se não for assim, é provável que quando for executado, possa se tornar algo de alto custo e deficiente. É conveniente que a área urbana seja planejada de forma integrada, com planos de drenagem urbana integrados ao plano urbanístico, visando delimitar as áreas mais baixas potencialmente inundáveis a fim de diagnosticar a viabilidade ou não da ocupação destas áreas de ponto de vista de expansão dos serviços públicos. (TUCCI, 1993).
De acordo com o Manual de Drenagem e Manejo de Águas Pluviais da Prefeitura de São Paulo (2012, p. 16),
“Um plano de drenagem urbana é uma peça técnica, voltada para o futuro, que tem como escopo orientar as ações e o processo decisório a respeito dos problemas de inundações de uma bacia. Como tal, deve basear-se em informações suficientes e confiáveis e nas melhores tecnologias disponíveis, para enfrentar os problemas que se apresentam”.
Isto é, o planejamento do sistema de drenagem faz parte do conjunto de melhoramentos públicos em uma área urbana e a qualidade desse sistema é que determinará se os benefícios ou prejuízos à população serão maiores ou menores.
A drenagem quer seja por dispositivos superficiais ou subterrâneos (galerias), proporcionará uma série de benefícios, tais como:
Desenvolvimento adequado do sistema viário;
Redução de gastos com manutenção das vias e passeios; Escoamento rápido das águas superficiais;
Eliminação de pontos de água acumulada; Redução dos impactos nos recursos hídricos.
Em termos gerais, o sistema de drenagem urbano se torna fundamental para garantir condições mínimas de circulação de veículos e pedestres, por ocasião de ocorrência de volumes expressivos de precipitação. Se não existe um sistema de drenagem ou ele não foi dimensionado corretamente, grandes eventos hidrológicos podem causar sérios danos à população e às cidades, como erosão do solo, alagamentos, enxurradas, aumento da transmissão de doenças e grandes perdas materiais.
A falta de gerenciamento adequado também é um problema a ser resolvido, desde a elaboração de projetos com todas as interferências cadastradas e executados por especialistas na área de conhecimento, até planos de manutenção preventiva das galerias existentes e a realização de estudos para implantação de novas alternativas sustentáveis.
Um adequado projeto de drenagem urbana nem sempre se resolve por meio de obras estruturais, que muitas vezes são complicadas para a sua execução e onerosas. Na edição do Jornal da Cidade (2012), o Engenheiro Civil Edson de Almeida descreve:
“Existem soluções não convencionais, também chamadas de medidas não estruturais. São ações que envolvem educação da população, referente orientações quanto à destinação adequada dos resíduos sólidos, a não utilização dos bueiros como depósito de lixo, a não utilização de redes de esgoto para drenar água de chuva”. (JORNAL DA CIDADE, 2012).
De acordo com Almeida (2012), uma drenagem urbana sustentável não apenas transfere as águas pluviais excedentes à jusante, mas evita a ampliação das cheias naturais, recupera os corpos hídricos, e respeita o ciclo hidrológico que abrange toda a bacia hidrográfica, estimulando sua manutenção. Se não há planejamento na implementação da drenagem urbana, acaba-se permitindo o uso intenso do solo da bacia hidrográfica e a incorporação de vários elementos artificiais que prejudicam a permeabilidade do solo e o escoamento superficial.
Ainda segundo o Engenheiro Edson de Almeida:
“[...] vontade política e planejamento adequado aliado ao gerenciamento integrado entre as secretarias das administrações públicas, os problemas de drenagem que tanto afetam e causam transtornos em nossas cidades poderão ser minimizados, reduzindo as perdas e também o aporte de recursos, o que certamente redundará em benefícios para toda a coletividade. ” (JORNAL DA CIDADE, 2012).
2.4 CARACTERÍSTICAS DA DRENAGEM URBANA
O ciclo da água dentro da drenagem urbana inicia na ligação dos coletores pluviais das edificações que irão encaminhar a água até a rede pública. A drenagem superficial das ruas inicia-se nas sarjetas, que recolhem as águas captadas pelas ruas, calçadas
e pátios e outras áreas impermeáveis, conduzindo para os bueiros que são interligados por dutos responsáveis por transportar a água ao seu destino final.
Tucci (2005) explica que a drenagem urbana é dimensionada em dois níveis principais: macrodrenagem e microdrenagem. Para o dimensionamento na macrodrenagem são utilizados indicadores macros de ocupação e escoamento, enquanto na microdrenagem se considera os detalhes referentes à topografia, disposição das quadras, sarjetas e bueiros.
O sistema da microdrenagem, segundo Fernandes (2002), faz-se necessário para criar condições razoáveis de circulação de veículos e pedestres numa área urbana, por ocasião de ocorrência de chuvas frequentes, sendo conveniente verificar se o comportamento do sistema para chuvas mais intensas, considerando-se os possíveis danos às propriedades e os riscos de perdas humanas por ocasião de temporais mais fortes.
2.4.1 Elementos que compõe a drenagem pluvial
Dentro do sistema de drenagem pluvial existem elementos e dispositivos que de maneira conjunta interagem de modo a conduzir o escoamento pluvial. Tucci (1993, p. 823) destaca os principais termos utilizados nos sistemas de drenagem:
Galerias: canalização destinada a conduzir o escoamento proveniente das bocas de lobo e ligações privadas até um curso d’água;
Poço de visita: dispositivos localizados em pontos estratégicos que permitem: mudança de direções, mudanças de declividades, mudança de diâmetros, pontos de inspeção e limpeza da canalização;
Boca de lobo: dispositivo localizado em pontos convenientes para captar o escoamento transportado pelas sarjetas;
Tubos de ligação: dutos destinados à interligação e transporte de água para as galerias e poços de visita;
Meio fio: elemento de pedra ou concreto que faz a interface entre o nível do pavimento e o passeio;
Sarjeta: faixa paralela à via pública e o meio fio cuja função é formar uma calha que capta a água proveniente do escoamento na via pública;
Sarjetões: calhas localizadas nos cruzamentos de vias públicas, formado pela sua própria pavimentação, destinado a orientar o fluxo das águas; Condutos forçados: obras destinada a condução das águas superficiais sem
2.5 PLANEJAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM E MEDIDAS DE PREVENÇÃO DE ENCHENTES
O planejamento e manutenção dos sistemas de drenagem urbana no Brasil historicamente vêm sido gerido por responsabilidade direta dos Municípios (MELO, 2007).
Melo (2007, p. 18) descreve que “Um sistema de drenagem urbana é um conjunto ordenado de estruturas naturais e de engenharia que permite escoar as águas superficiais numa determinada área...”, sendo assim, planejamento adequado destes sistemas possibilita o escoamento da bacia evitando os danos provocados por enchentes e alagamentos. No entanto é possível obervar a ausência de planejamento adequado destes sistemas ao longo do processo de urbanização brasileiro.
Segundo Carlos E. M. Tucci e Walter Collischonn, (1998) o processo de urbanização brasileiro tem produzido um aumento na frequência de inundações. Por decorrência da urbanização das cidades os seguintes impactos são recorrentes;
Aumento das vazões máximas (devido aumento na capacidade de escoamento devido à impermeabilização das superfícies);
Aumento na produção de sedimentos (devido à desproteção das superfícies e produção de resíduos sólidos);
Deterioração da qualidade da água (devido à lavagem das ruas, transporte de materiais sólidos e as ligações clandestinas de esgoto).
A utilização de canalização para drenagem urbana é prática comum e a mais antiga no Brasil, desta forma o problema de inundação apenas é transferido à jusante do sistema.
“[...] o uso de canalização para drenagem é uma prática difundida no Brasil, mesmo representando custos altos e que geralmente tendem a aumentar o problema que pretendiam resolver. ” (BARBOSA, 2006, p. 33).
Barbosa (2006) destaca que o processo de inundações é proveniente do extravasamento das águas de rios, riachos, galerias pluviais que saem do leito de escoamento (devido à falta de capacidade de transporte) e ocupa as áreas urbanas no qual a população utiliza tal como ruas, casas, comércios e indústria. Os impactos decorrentes destas inundações atingem em maior ou menor grau, dependendo do local em que o solo foi ocupado.
O principal instrumento para regulamentação da ocupação do solo é o Plano Diretor Urbano das cidades, este documento frequentemente não contempla restrições quanto à ocupação do solo em áreas suscetíveis a inundações (várzeas de rios e planícies de
inundações). Outro instrumento mais recente e extremamente relevante é o Plano Municipal de Saneamento. Neste documento deve contemplar quatro serviços de infraestrutura urbana: abastecimento de água, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos e drenagem e manejo de águas pluviais urbanas. (CANHOLI, 2005).
Canholi (2005) introduz a importância sobre a formulação dos planos diretores, tendo em vista que a drenagem urbana é um fenômeno de abordagem regional. Este planejamento deve contemplar a bacia hidrográfica como um todo, transcendendo os limites regionais administrativos já concebidos na administração pública. Por isso o planejamento deve ser integrado entre todos os municípios que ocupam a mesma bacia hidrológica.
Um dos principais órgãos atuantes que vem incentivando e auxiliando na elaboração dos Planos Municipais de Saneamento é a FUNASA (Fundação Nacional de Saúde). Este é um órgão executivo do Ministério da Saúde cujo objetivo é promover saúde pública e inclusão social por meio do saneamento.
Foi elaborado um Termo de Referência de modo a auxiliar os municípios na elaboração do Plano Municipal de Saneamento onde a tratativa deste documento se refere a “municiar os interessados com informações e orientações, e dessa forma trazer à tona a vivência do planejamento municipal, buscando a universalização dos serviços, a inclusão social nas cidades e a sustentabilidade das ações” (FUNASA, 2012).
Este documento estabelece os requisitos mínimos para elaboração do Plano de Saneamento, sendo balizado por uma metodologia participativa atendendo ao Decreto 7.217/2010:
Art. 23 do Decreto nº 7.217/2010: O titular dos serviços formulará a respectiva política pública de saneamento básico, devendo, para tanto:
I - Elaborar os planos de saneamento básico, observada a cooperação das associações representativas de vários segmentos da sociedade (conforme previsto no art. 2o, inciso II, da Lei nº 10.257, de 10 de julho de 2001) e da ampla participação da população;
Canholi (2005, p. 27) reitera a importância da concepção destes documentos legislativos de modo a diagnosticar os problemas existentes previsíveis no horizonte do projeto, “[...] e determinar, hierarquizar e redimensionar as soluções mais adequadas do ponto de vista técnico”.
2.5.1 Medidas de Controle (Estruturais e Não Estruturais)
Objetivando corrigir e minimizar os danos causados por inundações se faz necessário realizar intervenções que segundo (CANHOLI, 2005, p. 25) podem ser classificadas em medidas estruturais e não estruturais.
As medidas estruturais se referem às obras de engenharia que visão minimizar inundações. Estas medidas podem ser divididas em: medidas intensivas e medidas extensivas.
A primeira pode ser executada em quatro formas: Aceleração do escoamento;
Canalização;
Retardamento do fluxo (através de bacias de detenção/retenção e restauração de calhas naturais);
E desvio do escoamento (túneis e canais de modo a tornar as edificações a prova de enchentes).
A segunda se refere:
Pequenos armazenamentos espalhados na bacia;
Recomposição da cobertura vegetal e controle de erosão;
Em contraposição as medidas estruturais, as medidas não estruturais, segundo (CANHOLI, 2005, p. 25), se caracterizam pela:
Introdução de normas, regulamentos e programas que objetivam disciplinar o uso e a ocupação do solo;
Sistemas de alertas e a conscientização da população para a preservação dos sistemas de drenagem.
O autor resalta que as medidas não estruturais levam em consideração aspectos culturais, pois sua intervenção se dá por ações regulatórias do uso e ocupação do solo, educação ambiental ao controle da poluição difusa, erosão lixo e seguro-enchentes.
Tucci (2007) destaca que o custo gerado por medidas não estruturais é menor quando comparados as estruturais, sendo possível agrupar as medidas não estruturais em:
Regulamentação do uso da Terra; Construções a prova de enchente; Seguros enchentes;
