ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
PHD - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE HIDRÁULICA E SANITÁRIA
PHD-2537 – Água em Ambientes Urbanos
Controle de inundações
por ações nos lotes
Tema 8
Alunos: No. USP:
John Hiroshi Mitsuishi 3752248 Bruno Eduardo S. Fazzeri 3731529 Cauê Girao de Abreu 3511638
Lauro Massao Wada 3727736 Luciano Cantinelli Gobitta 3310721
Thiago Affonso Meira 3751928
1 - Introdução
As causas gerais das inundações são de domínio público e referem-se, basicamente a:
- ocupação clandestina ou inadequada de várzeas; - desarticulação de programas estaduais e municipais;
- insuficiência dos programas de manutenção, recuperação e adequação do sistema de drenagem (inclusive dragagens nos drenos principais);
- modelo de aproveitamento de fundos de vale, que privilegia a implantação de vias de tráfego rápido às margens dos cursos d’água;
- impermeabilização do solo;
- insuficiências na coleta do lixo e no controle dos processos de erosão.
O controle de inundações por ações nos lotes é feito através de sistemas de armazenagem de água pluvial e de leis que estipulem áreas de absorção de água pluvial.
Este relatório irá apresentar alguns dos sistemas existentes e algumas leis existentes nos municípios brasileiros.
2- Dispositivos de controle
Os dispositivos de controle na fonte são basicamente de dois tipos, dispositivos de armazenamento e de infiltração.
Os dispositivos de armazenamento normalmente têm por objetivo a retenção do escoamento pluvial para sua liberação defasada, e com pico amortecido, ao seu destino, que pode até ser um ponto de captação de uma rede pluvial existente. Reservatórios residenciais em lotes, bacias de retenção e detenção nos loteamentos ou na macrodrenagem são exemplos típicos destes dispositivos de armazenamento.
Os dispositivos de infiltração retiram água do sistema pluvial, promovendo sua absorção pelo solo para redução do escoamento pluvial. Pavimentos porosos, trincheiras de infiltração, faixas e valas gramadas são alguns exemplos típicos destes dispositivos, havendo uma tendência das áreas controladas serem menores para os dispositivos de infiltração e maiores para os de retenção/detenção.
Existem também dispositivos mistos que promovem a infiltração e ao mesmo tempo retardam o escoamento excedente.
Embora muitas medidas de controle sejam efetivamente dispositivos físicos e obras, há medidas que aproveitam áreas naturalmente aptas à infiltração das águas sem muitos investimentos.
A experiência internacional referente às medidas de controle aponta para um elenco básico de obras ou medidas, mostrados na tabela abaixo.
Opções de medidas de controle
Obra Característica Principal Função Efeito
Pavimento Poroso Pavimento com camada de base porosa como reservatório Armazenamento temporário da chuva no local do próprio pavimento. Áreas externas ao pavimento podem também contribuir.
Retardo e/ou redução do escoamento pluvial gerado pelo pavimento e por eventuais áreas externas Trincheira de
infiltração
Reservatório linear escavado no solo preenchido com material poroso
Infiltração no solo ou retenção, de forma concentrada e linear, da água da chuva caída em superfície limítrofe
Retardo e/ou redução do escoamento pluvial gerado em área adjacente Vala de infiltração Depressões lineares em terreno permeável Infiltração no solo, ou retenção, no leito da vala, da chuva caída em áreas marginais Retardo e/ou redução do escoamento pluvial gerado em área vizinha Poço de Infiltração Reservatório vertical e pontual escavado no solo Infiltração pontual, na camada não saturada e/ou saturada do solo, da chuva caída em área
limítrofe
Retardo e/ou redução do escoamento pluvial gerado na área contribuinte ao poço
Micro-reservatório Reservatório de pequenas dimensões tipo ‘caixa d’água’ residencial
Armazenamento temporário do esgotamento
pluvial de áreas impermeabilizadas próximas Retardo e/ou redução do escoamento pluvial de áreas impermeabilizadas Telhado
reservatório Telhado com função reservatório Armazenamento temporário da chuva no telhado da edificação Retardo do escoamento pluvial da própria edificação Bacia de detenção Reservatório vazio (seco) Armazenamento temporário e/ou infiltração no solo do escoamento superficial da área
contribuinte
Retardo e/ou redução do escoamento da área contribuinte
Bacia de retenção Reservatório com água permanente Armazenamento temporário e/ou infiltração no solo do escoamento superficial da área contribuinte
Retardo e/ou redução do escoamento da área contribuinte
Bacia subterrânea Reservatório coberto, abaixo do nível do solo Armazenamento temporário do escoamento superficial da área contribuinte Retardo e/ou redução do escoamento da área contribuinte Condutos de
armazenamento Condutos e dispositivos com função de armazenamento Armazenamento temporário do escoamento no próprio sistema pluvial Amortecimento do escoamento afluente à macrodrenagem Faixas gramadas Faixas de terreno marginais a corpos d’água Áreas de escape para enchentes Amortecimento de cheias e infiltração de contribuições laterais
Micro-reservatórios:
Referem-se a pequenos reservatórios construídos para laminar as enxurradas produzidas em lotes urbanos residenciais e comerciais com área de até algumas centenas de m². Em geral, são estruturas simples na forma de caixas de concreto, alvenaria ou outro material, ou são escavados no solo, preenchidos com brita, e isolados do solo por tecido geotêxtil (semelhante a uma trincheira). Os microrreservatórios podem ser de detenção, tendo neste caso um dispositivo de saída tipo orifício, que restringe a vazão efluente até um limite, ou de infiltração no solo. Em ambos, é preciso dispositivos de emergência para evacuação do excesso à vazão de projeto (vazão do orifício de saída ou de infiltração no solo). A cisterna é uma variante que não possui dispositivo de saída normal, apenas de emergência.
Os microrreservatórios são medidas de controle que normalmente respondem a uma necessidade de atendimento de uma restrição legal de produção de escoamento pluvial no lote, especificada geralmente na forma de uma vazão de restrição. Estas devem ser avaliadas em conjunto, no contexto da bacia, para que as vazões de cada local, quando transladadas até o exutório, não violem o limite para ela estabelecida como um todo. Os microrreservatórios para lotes com menos de 600 m² não são comuns nos Estados Unidos e na Europa, mas tiveram maior aplicação na Austrália, com de volumes de reservação tipicamente entre 200 e 500 m³ por hectare (Nicholas, 1995).
Microrreservatório em alvenaria
Reservatorio poroso enterrado
Em países em desenvolvimento, os microrreservatórios podem vir a ser uma alternativa interessante, já que a densificação urbana não é um empecilho maior à sua implantação. Instalações industriais, residências, prédios públicos e escolas podem colher com estas estruturas os excessos pluviais dos telhados e retardarem a contribuição até a rede convencional, sem muitas adequações arquitetônicas ou urbanísticas. Até mesmo esforços de urbanização de favelas poderiam recomendar medidas de controle deste tipo que, num primeiro momento, poderiam ser adaptações de caixas d’água comerciais.
As desvantagens colocadas para regiões de maior pluviosidade seria a exigência de volumes de reservação mais significativos, para laminação de um evento de chuva com determinado risco. No aspecto sanitário, um cuidado especial no projeto e na limpeza dos microrreservatórios de detenção evitariam acúmulos de água e sujeiras por longo tempo, que poderiam favorecer o desenvolvimento de vetores de doenças tropicais. Qualquer microrreservatório (detenção ou infiltração) não toleraria aportes de escoamento muito poluído (esgoto cloacal, por exemplo) ou com muitos sedimentos.
Telhado reservatório
O telhado reservatório é uma medida de controle compensatória da impermeabilização inevitável de uma cobertura de uma edificação. Age no sentido de laminar na própria estrutura de cobertura o escoamento pluvial nela gerado. Funciona como um reservatório que armazena provisoriamente a água das chuvas e a libera gradualmente para a rede pluvial, através de um dispositivo de regulação específico. Os telhados planos (na verdade, com pouca inclinação) são mais apropriados a este tipo de medida de controle mas também há arranjos para telhados inclinados.
Telhados reservatório
O preenchimento com cascalho para conforto térmico é apropriado para uso em telhados reservatório, mas o volume de armazenamento diminui. Há também variantes que associam o papel de telhado reservatório com o de telhado jardim, com um preenchimento com solo e plantas.
Telhado reservatório com cascalho
É melhor projetar o telhado reservatório no momento do projeto arquitetônico da edificação, mas nada impede uma adaptação em obras existentes, basta fazer uma averiguação de cargas estruturais e resolver eventuais problemas de impermeabilização do teto.
Como para outras medidas de controle, as vantagens de um controle local do escoamento pluvial incluem economia na rede pluvial, diminuição de riscos de inundação no lote e uma conveniente adequação nas áreas urbanizadas, pois apenas agrega uma função a uma estrutura (telhado) que existiria de qualquer forma. Mas não se pode esquecer as desvantagens como o aumento da freqüência de manutenção do telhado, a restrição de uma inclinação máxima (2%), a maior dificuldade de adaptação de telhado já existente, um custo eventualmente alto demais, e a necessidade de executores especializados.
Reaproveitamento da água pluvial
Como um dos métodos para controlar as enchentes por ações em lotes, podemos destacar o reaproveitamento de água pluvial em uma residência, que consiste em aproveitar a água da chuva que cai sobre a telha, que com os devidos cuidados, pode ser utilizado como água de fins não-potáveis.
A principal idéia dessa ação é a de retardar o lançamento de águas pluviais provenientes do telhado, de modo a evitar o pico do hidrograma da bacia em questão.
A seguir está o texto retirado do site: http://www.eletrosul.gov.br/casaeficiente /br/home/conteudo.php?cd=51, com algumas modificações, como exemplo de como seria feito o reaproveitamento da água pluvial da telha de uma residência. Além do reservatório de águas pluviais para uso interno da casa, neste projeto também está contemplado um espelho d´água, que diminuiria ainda mais o lançamento de águas pluviais para a rede.
O sistema de coleta e aproveitamento de água pluvial desenvolvido para o projeto da Casa Eficiente, consiste basicamente em um dispositivo para coleta das águas pluviais das superfícies de cobertura por meio de calhas integradas ao projeto, com o uso de equipamento de filtragem e reservatório de armazenamento (cisterna).
A água armazenada é bombeada para um reservatório superior destinado ao abastecimento de pontos voltados a atividades não potáveis, devido ao risco de concentração de poluentes na água coletada. A água pluvial coletada é destinada aos pontos de utilização da descarga sanitária, tanque e máquina de lavar roupa. Além disso, também serve como suprimento alternativo para a caixa d’água destinada ao sistema de aquecimento dos quartos e irrigação do jardim.
Devido à concentração de poluentes tóxicos na atmosfera de áreas urbanas como o Dióxido de enxofre (SO2) e o Óxido de Nitrogênio (NO), além da poeira e fuligem acumulada nas superfícies coletoras (calhas e cobertura), é recomendado o descarte dos primeiros milímetros de chuva.
Foi desenvolvido especificamente para o projeto da Casa Eficiente um sistema para o descarte da primeira água de chuva, onde um pequeno reservatório localizado ao lado da cisterna receberá as primeiras águas. No momento em que o reservatório atingir seu limite, a bóia fecha o fluxo e uma válvula solenóide localizada na tubulação abre ligação para entrada na cisterna. Quando a bóia fecha a entrada de água no reservatório da primeira água da chuva, uma válvula automática abre uma saída para o escoamento do volume de água acumulado para o tanque biológico, dimensionado para os efluentes do vaso sanitário.
As calhas serão em alumínio anodizado branco e haverá um filtro em aço inox específico para filtragem da água das calhas para a cisterna.
Uma bomba centrífuga de 1/2cv realizará o bombeamento da água da cisterna para o reservatório superior de água pluvial localizado sobre a cozinha. A bomba é acionada sempre que o controlador automático de nível localizado no reservatório superior indicar níveis abaixo de 25mm.
O filtro e a bomba ficarão em abrigo localizado sobre a cisterna que apresenta um visor para que os visitantes possam observar as instalações.
Umas das partes fundamentais do projeto de um sistema de aproveitamento de água de chuva é o dimensionamento do reservatório requerido, uma quantificação que depende do nível de demanda, do regime de chuva e da confiabilidade requerida para o sistema. A maioria dos modelos existentes baseia-se em intervalos de tempo mensais, considerando um coeficiente de escoamento superficial entre 0,8 e 0,95mm.
A distribuição anual de chuva é a variável que mais influencia no dimensionamento do reservatório. Para determinação do volume de águas pluviais de acordo com a área de coleta (cobertura) da casa, foi considerado o volume de precipitação anual de Florianópolis de 1500mm.
Considerando essa precipitação anual pela área de telhado (superfície de coleta) de 120m², e um coeficiente de escoamento superficial de 0,85mm, obtém-se um volume de 153m³ (V = 120 x 0,85 x 1.5(m)). Isso corresponde a uma média de 419 litros/ dia.
No caso da ocorrência de um volume de precipitação superior ao limite do reservatório, o ladrão da cisterna escoará o excesso de água através de ligação com a entrada de água do espelho d’água localizado na área externa da casa. Caso contrário, se não houver água pluvial suficiente na cisterna para o abastecimento da caixa, esta será complementada com água potável.
O dimensionamento do reservatório de águas da primeira chuva foi feito tomando como base o volume de águas pluviais de acordo com a área de coleta. Ainda não existem levantamentos suficientes capazes de determinar, com exatidão, o tempo mínimo considerado suficiente para o descarte da água, mas a maioria dos sistemas desenvolvidos até o momento estimam um período entre cinco e dez minutos. Considerando um volume anual de 153m³, obtém-se uma média de 3 litros para os primeiros dez minutos de chuva. Assim, este reservatório foi projetado para um volume de 5 litros, garantindo uma margem de segurança.
3 - Legislação
Objetivos (Estratégias)
Para as áreas não-ocupadas: desenvolvimento de medidas não-estruturais relacionadas com a regulamentação da drenagem urbana e ocupação dos espaços de riscos, visando conter os impactos de futuros desenvolvimentos. Estas medidas buscam transferir o ônus do controle das alterações hidrológicas devida à urbanização para quem efetivamente produz as alterações;
Para as áreas que estão ocupadas: desenvolvimento de estudos específicos por macro-bacias urbanas visando planejar as medidas necessárias para o controle dos impactos dentro destas bacias, sem que as mesmas transfiram para jusante os impactos já existentes. Neste planejamento são priorizados os usos de armazenamento temporário através de detenções.
São Paulo
O Plano Diretor do município de São Paulo apresenta como objetivos do Sistema de Drenagem Urbana os seguintes:
- Equacionar a drenagem e a absorção de águas pluviais combinando elementos naturais e construídos;
- Garantir o equilíbrio entre absorção, retenção e escoamento de águas pluviais;
- Interromper o processo de impermeabilização do solo;
- Conscientizar a população quanto à importância do escoamento das águas pluviais;
- Criar e manter atualizado cadastro da rede e instalações de drenagem em sistema georreferenciado.
O Plano define como ações estratégicas as seguintes:
- Preservação e recuperação das áreas com interesse para drenagem, principalmente várzeas, faixas sanitárias e fundos de vale;
- Implantação de sistemas de retenção temporária das águas pluviais;
- Manutenção dos cursos de água, canais e galerias do sistema de drenagem; - Regulamentação dos sistemas de retenção de águas pluviais nas áreas privadas e públicas controlando os lançamentos de modo a reduzir a sobrecarga no sistema de drenagem urbana;
- Adoção de pisos drenantes nos programas de pavimentação de vias locais e passeios de pedestres, criação de mecanismos legais para que as áreas descobertas sejam pavimentadas com pisos drenantes;
O Plano também informa que a legislação de parcelamento, uso e ocupação do solo estabelecerá as condições físicas e ambientais. A legislação deverá
considerar a drenagem das águas pluviais conforme a localização do terreno e as condições do solo quanto à sua permeabilidade, erodibilidade, nível do lençol freático e outros aspectos geotécnicos.
A lei n° 9.413 (Parcelamento do solo do Município de São Paulo) estabelece que 15% da área total do loteamento deve ser verde.
A localização das áreas verdes deverá atender às seguintes disposições: - 50% do porcentual exigido para áreas verdes será localizado pela Prefeitura em um só perímetro e em parcelas de terreno que, por sua configuração topográfica, não apresentem declividade superior a 30%;
- A localização do restante da área exigida para áreas verdes ficará a cargo do loteador e só será computado como área verde quando em qualquer ponto da área puder ser inscrito um círculo com raio de 10 m, podendo ser localizado em parcelas de terreno que apresentem declividade superior a 30%.
Belo Horizonte
Seu Plano de Desenvolvimento Urbano de 1996 previu que toda a área prevista como permeável poderia ser impermeabilizada, desde que compensada por uma detenção de 30 l/m2 de área impermeabilizada (PMBH,1996). No entanto, a legislação previa uma exceção, ou seja, que a construção do mesmo dependeria do parecer de um engenheiro. Infelizmente, a exceção virou regra e praticamente nenhuma detenção foi construída, o que depõe profissionalmente contra os engenheiros. De qualquer forma, a detenção prevista não compensava toda a área impermeável introduzida, mas somente a área permeável prevista em cada lote.
Porto Alegre
Em Porto Alegre, o Plano Diretor incluiu o desenvolvimento urbano, uso do solo e Ambiental e foi denominado de Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e Ambiental (PMPA, 2000) e se tornou lei no início de 2000. Este Plano introduziu artigos relativos à drenagem urbana. O Plano especifica a necessidade de redução da vazão devido à urbanização para as áreas críticas através de detenção e remete a regulamentação ao Departamento de Esgotos Pluviais. O detalhamento desta regulamentação está em curso, mas todos os projetos de novos empreendimentos (loteamentos) são obrigados atualmente a manter as vazões pré-existentes.
4 – Conclusão
Através da nossa pesquisa pudemos concluir que existem, e são de aplicação relativamente fácil, métodos de prevenção de enchente aplicados dentro dos lotes, são diversos os métodos e todos com um efeito de retardo de liberação de água do lote, defasando essa liberação em relação ao pico do hidrograma, fazendo assim com que esse pico seja diminuído e seja diminuído também o risco de enchentes. Porém para a efetividade dessas medidas elas precisam ser aplicadas em larga escala, pois quanto maior o número de lotes com medidas desse tipo, maior a quantidade de água retardada e portanto maior a efetividade das medidas.
Existe um outro problema em relação a este tipo de medidas, que é a dificuldade de aplicação em lotes com edificações já existentes por causa do elevado custo de adaptação; o ideal seria prever as medidas em projeto e executá-las juntamente com a construção da edificação.
5 – Bibliografia
- André Luiz Lopes da Silveira, 2002 - Drenagem Urbana - Aspectos de Gestão - Gestores Regionais De Recursos Hídricos, Curso preparado por: Instituto de Pesquisas Hidráulicas – UFRGS, Fundo Setorial de Recursos Hídricos (CNPq); - Plano Diretor do Município de São Paulo
Site: http://www.prefeitura.sp.gov.br - Casa Eficiente
Site: http://www.eletrosul.gov.br
- Goldenfum, J.A e Tucci, C.E.M – Planos Diretores de Drenagem Urbana: Princípios e Fundamentos, IPH - UFRGS
