Jardim da chuva: sistema de biorretenção como técnica compensatória no manejo de águas pluviais urbanas

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL TECNOLOGIA AMBIENTAL E RECURSOS HÍDRICOS. JARDIM DE CHUVA: SISTEMA DE BIORRETENÇÃO COMO TÉCNICA COMPENSATÓRIA NO MANEJO DE ÁGUAS PLUVIAIS URBANAS. Mestranda Tássia dos Anjos Tenório de Melo. Orientador Prof. Dr. Jaime Joaquim da Silva Pereira Cabral. Recife - PE Agosto de 2011.

(2) TÁSSIA DOS ANJOS TENÓRIO DE MELO Arquiteta e Urbanista, Universidade Federal de Alagoas, 2009. JARDIM DE CHUVA: SISTEMA DE BIORRETENÇÃO COMO TÉCNICA COMPENSATÓRIA NO MANEJO DE ÁGUAS PLUVIAIS URBANAS. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, orientada pelo Prof. Dr. Jaime Joaquim da Silva Pereira Cabral, como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil.. Recife - PE Agosto de 2011.

(3) Catalogação na fonte Bibliotecário Marcos Aurélio Soares da Silva, CRB-4 / 1175. M528j. Melo, Tássia dos Anjos Tenório de. Jardim da chuva: sistema de biorretenção como técnica compensatória no manejo de águas pluviais urbanas / Tássia dos Anjos Tenório de Melo. - Recife: O Autor, 2011. xxii, 178 folhas, il., gráfs., tabs. Orientador: Prof. Dr. Jaime Joaquim da Silva P. Cabral. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2011. Inclui Referências e Anexos. 1. Engenharia Civil. 2.Manejo de Águas Pluviais. 3.Técnica Compensatória. 4.Retenção. I.Cabral, Jaime Joaquim da Silva P. (Orientador). II. Título.. 624 CDD (22. ed.). UFPE BCTG/2011-196.

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(5) A minha família. Em especial ao meu padrinho e avô Ermiro (in memorian) e, minha querida e amada tia Kátia Lanuza (in memorian)..

(6) AGRADECIMENTOS A Deus. A minha família, principalmente, a minha querida mãe, Sônia, por estar sempre presente na minha caminhada, e ao meu pai, Ederson, pelas suas palavras de incentivo. Aos meus irmãos pela compreensão e colaboração nos momentos mais difíceis. Ao meu padrinho e avô Ermiro Moisés de Melo (in memorian), exemplo de bondade, carinho e amizade; e minha tia Kátia Lanuza Gomes dos Anjos (in memorian), pelo exemplo de força, luta e vida. Obrigada vô e tia-mãe por todos os ensinamentos e amor. Saudades eternas. As minhas queridas avós Daniva, pelo acolhimento em seu lar, possibilitando minha formação como Arquiteta e Urbanista e, Dulce, pelos momentos de tranquilidade, serenidade e conforto. Ao professor Jaime Cabral, pela orientação, amizade e confiança depositada em mim para o desenvolvimento deste trabalho. Aos amigos especiais de sala e companheiros diários, Albert Einsten, por suas palavras de incentivo e credibilidade; ao queridíssimo Arthur Coutinho, pela preocupação, dedicação, auxílio e co-orientação em todos os momentos deste trabalho e; a Tatiane Veras, amiga iluminada e sempre presente nesta jornada, principalmente nos momentos mais árduos. Obrigada amigos, pelo maravilhoso convívio e aprendizado. Aos colegas da Pós-Graduação em Engenharia Civil, pelo incentivo, colaboração e momentos de descontração, principalmente a Júlio Brito, pela preocupação e cooperação nos trabalhos de campo, principalmente na fase final deste trabalho. Aos Amigos Rafaela Matos, Cléber Albuquerque, Roberto Omena e Fernanda Magalhães, pela amizade, força e carinho. Aos professores da Pós-Graduação pelos ensinamentos, colaboração e conhecimentos transmitidos, os quais foram essenciais para o desenvolvimento desta pesquisa. Ao DEN/UFPE (Departamento de Energia Nuclear), por disponibilizar o Laboratório de Solos para a realização das análises de solo e, ao técnico do laboratório e amigo Cássio, pelos incansáveis dias, inclusive sábados e domingos, dedicados ao desenvolvimento deste trabalho. Aos professores componentes da banca avaliadora, Vladimir Caramori e Roberto Azevedo, pelas críticas e sugestões apresentadas, as quais foram essenciais para o enriquecimento deste trabalho. A CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela concessão da bolsa de mestrado..

(7) RESUMO. TÁSSIA DOS ANJOS TENÓRIO DE MELO. JARDIM DE CHUVA: SISTEMA DE BIORRETENÇÃO COMO TÉCNICA COMPENSATÓRIA NO MANEJO DE ÁGUAS PLUVIAIS URBANAS. A drenagem urbana, antes conceituada no rápido escoamento das águas pluviais, tem-se apresentado insustentável no meio urbano. Desse modo, não se trata mais de trabalhar esse sistema isolado, mas sim, integrar todo o sistema das águas urbanas, realizando um manejo eficaz e adequado desde o início do evento de precipitação. A partir disso, algumas alternativas estão sendo desenvolvidas, a fim de compensar os impactos negativos que ocorrem nas áreas urbanas, como alagamentos e inundações. Este trabalho apresenta um estudo experimental de uma técnica ainda pouco difundida nacionalmente, o jardim de chuva. Trata-se de um dispositivo do tipo controle na fonte, baseado no sistema de biorretenção e na desconexão das áreas impermeáveis, que possui como principais funções a retenção, infiltração e a filtração das águas advindas do escoamento urbano. Foi instalado um jardim de chuva piloto na Universidade Federal de Pernambuco, para analisar seu desempenho em relação às funções de retenção e infiltração e como estrutura capaz de armazenar água em seu interior. O período de monitoramento foi dividido em duas etapas, onde foram selecionados quatro eventos para análise. A primeira considerou somente a precipitação direta e, a segunda, a soma da precipitação direta com os volumes advindos de uma área impermeável – telhado. A função de retenção foi analisada a partir da capacidade do experimento reter o máximo de água em sua superfície – charco, a fim de que os mesmos sejam retidos na própria fonte geradora. Já a função de infiltração foi analisada comparando a capacidade de infiltração do solo natural com o jardim de chuva, diante do comportamento dos eventos selecionados. Já a função de armazenamento foi avaliada de acordo com as alturas da coluna d’água armazenada no interior do experimento. A função de retenção se mostrou eficiente para os períodos de precipitação direta, diferentemente do ocorrido quando se adiciona os volumes gerados pelo escoamento superficial, o qual apresentou valores de extravasamento bastante elevados ,. Em relação a função de infiltração, pode-se afirmar a eficiência do jardim de chuva piloto em relação ao solo natural, devido as elevadas taxas de infiltração registradas nos ensaios de infiltração realizados na superfície do experimento. Já na função de armazenamento, o experimento apresentou resultados excelentes, onde mesmo que as águas se infiltrem com dificuldade no solo abaixo do experimento, devido às condições de saturação, o jardim de chuva é capaz de armazenar os volumes em seu interior. Enfim, o jardim de chuva instalado mostrou-se eficiente e adequado como uma técnica compensatória para auxiliar no manejo das águas pluviais, principalmente águas advindas de superfícies impermeáveis.. Palavras chave: manejo de águas pluviais, técnica compensatória, retenção, infiltração e armazenamento..

(8) ABSTRACT. TÁSSIA DOS ANJOS TENÓRIO DE MELO. RAIN GARDEN: BIORETENTION SYSTEM AS COMPENSATORY TECHNIQUE IN THE URBAN STORMWATER MANAGEMENT. Urban drainage was formerly, conceived as the rapid runoff of rainwater, has had presenting unsustainable in the urban environment. Thus, it is no longer working this isolated system, but to integrate all urban water system, performing an effective and appropriate management since the beginning of rainfall event. Some alternatives are being developed to compensate the negative impacts that occur in urban areas, such as waterlogging and flooding. This paper presents an experimental study of a technique still little known in Brazil, the rain garden. It is a source control type device, based on a bioretention system and an a disconnection of impervious areas. Rain garden has a main functions the retention, infiltration and filtration f water coming from urban runoff. A pilot rain garden was installed at the Federal University of Pernambuco, to analyze its performance about the functions of infiltration, retention and like as structure capable to stocking water inside. The monitoring period was divided into two stages, in which four events were selected for analysis. The first considered only the direct precipitation and the second, the direct precipitation added to the volumes coming from an impervious area – roof. The retention function was analyzed from the ability of the experiment retains the maximum of the water on its surface – the pond, so that they will be withheld at the generating source. The infiltration function was analyzed by comparing the infiltration capacity of the natural soil with rain garden, at the behavior of the selected events. The storage function was assessed according to the heights of the water column stored inside the experiment. The retention showed efficient for the periods of precipitation directly, differently what occurred when added the volumes by runoff, which presented overflow values very high. Regarding the infiltration function, can affirm the efficiency of the pilot rain garden about the natural soil, due to rates high at recorded infiltration at the infiltration tests on the surface of the experiment. At the storage function, the experiment showed excellent results, where even that water has difficult to infiltrate into the soil below the experiment, due to saturation conditions, the rain garden is able to store the volumes inside. So, the rain garden installed proved to be efficient and appropriate as compensatory technique to assist in the rainwater management, especially for water that come from impervious surfaces.. Keywords: Rainwater management, compensatory technique, retention, infiltration and storage.

(9) LISTA DE FIGURAS. Figura 1 – Alterações nos hidrogramas de vazão decorrente do processo de urbanização não planejado e do aumento das superfícies impermeáveis. Figura da autora. ................................. 7 Figura 2 – Consequências de uma urbanização não planejada. .................................................. 8 Figura 3 – Classificação das técnicas compensatórias para o manejo de águas pluviais. ........ 12 Figura 4 – Pavimento permeável de concreto ou asfalto poroso. Figura da autora. ................. 14 Figura 5 – Pavimento permeável de blocos de concreto vazados preenchidos com grama. Figura da autora. ....................................................................................................................... 14 Figura 6 – Trincheira de infiltração. Figura da autora. ............................................................. 16 Figura 7 – Teto Verde. .............................................................................................................. 18 Figura 8 – Escoamento em coberta tradicional e em telhado verde. ........................................ 19 Figura 9 – Sistemas de biorretenção em vias e estacionamentos em Melbourne (Austrália). . 21 Figura 10 – Sistemas de biorretenção em praças e passeios em Melbourne (Austrália). ......... 21 Figura 11 – Curvas de capacidade e taxas de infiltração. ......................................................... 23 Figura 12 – Classificação das partículas do solo – ABNT, USDA e ISSC, respectivamente. . 24 Figura 13 – Medida de potencial gravitacional. ....................................................................... 27 Figura 14 – Medida de potencial de pressão, através do tubo piezométrico. ........................... 27 Figura 15 – Curva de retenção da água no solo. ....................................................................... 28 Figura 16 – Jardim de Chuva. ................................................................................................... 33 Figura 17 – Estrutura de um jardim de chuva mostrando as diversas camadas. ...................... 38 Figura 18 – Esquema do jardim de chuva mostrando a detenção (retenção) da água e posterior liberação pelos drenos. Adaptado pela autora. ......................................................................... 39 Figura 19 – Esquema do jardim de chuva mostrando a recarga do aquífero e a combinação da recarga do aquífero com a liberação parcial pelos drenos. Adaptado pela autora.................... 39 Figura 20 – Representações dos jardins de chuva aplicados em alguns estudos. ..................... 41 Figura 21 – Localização da cidade de Recife. .......................................................................... 47 Figura 22 – Temperaturas históricas mensais e média anual de Recife. .................................. 48 Figura 23 – Precipitações históricas mensais e média anual de Recife. ................................... 48 Figura 24 – Localização do CTG e Galpão de Hidráulica no Campus da UFPE. .................... 50 Figura 25 – Localização do Jardim de Chuva Piloto em relação ao Galpão de Hidráulica. .... 50 Figura 26 – Planta de Coberta do Laboratório de Hidráulica destacando a área da superfície impermeável em estudo. ........................................................................................................... 51 Figura 27 – Direção do escoamento superficial ....................................................................... 51.

(10) Figura 28 – Identificação de SN e SNJ. Medidas em centímetros. .......................................... 52 Figura 29 – Classificação textural dos solos proposto pela USDA. ......................................... 53 Figura 30 – Misturas; agitador mecânico; agitação manual e; monitoramento. ....................... 54 Figura 31 – Estufa para secagem das amostras e peneirador mecânico para solo. .................. 55 Figura 32 – Gráficos das frações das partículas em SN e SNJ. ................................................ 55 Figura 33 – Esquema do ensaio de infiltração. ......................................................................... 63 Figura 34 – Movimento da água saindo do jardim de chuva piloto e se infiltrando no solo acordo com a 1º e 2º hipótese. .................................................................................................. 63 Figura 35 – Camadas do jardim de chuva piloto construído na área experimental em Recife. 66 Figura 36 – Etapas da construção do jardim de chuva piloto: areia, brita, geotêxtil e substrato e cobertura vegetal. ................................................................................................................... 68 Figura 37 – Disposição da cobertura vegetal no jardim de chuva piloto. ................................ 68 Figura 38 – Pluviômetro registrado instalado próximo ai jardim de chuva piloto. .................. 69 Figura 39 – Dimensões da calha e calha já executada, antes de ser instalada no local. ........... 72 Figura 40 – Conjunto para captação das águas do telhado do Laboratório de Hidráulica da UFPE. ....................................................................................................................................... 72 Figura 41 – Piezômetro. ........................................................................................................... 74 Figura 42 – Disposição dos tensiômetros em relação ao piezômetro. ...................................... 75 Figura 43 – Perfis do piezômetro e dos tensiômetros instalados a diversas profundidades no jardim de chuva piloto e, modelo de tensiômetro utilizado. ..................................................... 75 Figura 44 – Equipamentos instalados para análise do movimento da água no jardim de chuva piloto. ........................................................................................................................................ 76 Figura 45 – Precipitação pluviométrica monitorada na área de estudo experimental no período de 11/04 a 11/07/11. ................................................................................................................. 79 Figura 46 – Precipitação diária e eventos selecionados – 11/04 a 01/06/11. ........................... 80 Figura 47 – Precipitação diária e eventos selecionados – 02/06 a 11/07/11. ........................... 81 Figura 48 – Ajuste da curva da taxa de infiltração a Equação de Horton. ............................... 82 Figura 49 – Localização dos pontos dos ensaios de infiltração na superfície do jardim de chuva piloto. ............................................................................................................................. 84 Figura 50 – Distribuição da precipitação – 30/04/11. .............................................................. 85 Figura 51 – Precipitação, volumes precipitados e de retenção para o solo natural – 30/04/11. .................................................................................................................................................. 86 Figura 52 – Infiltração no solo natural – 30/04/11. .................................................................. 87 Figura 53 – Distribuição da precipitação – 19/04/11. .............................................................. 89.

(11) Figura 54 – Precipitação, volumes precipitados e de retenção para o solo natural – 19/04/11. .................................................................................................................................................. 89 Figura 55 – Infiltração no solo natural – 19/04/11. .................................................................. 90 Figura 56 – Distribuição da precipitação – 16/06/11. .............................................................. 92 Figura 57 – Precipitação, volumes precipitados e de retenção para o solo natural – 16/06/11. .................................................................................................................................................. 92 Figura 58 – Infiltração para SN – 16/06/11. ............................................................................. 93 Figura 59 – Armazenamento – 16/06/11. ................................................................................. 94 Figura 60 – Distribuição da precipitação – 21/06/11. .............................................................. 96 Figura 61 – Retenção – 21/06/11.............................................................................................. 97 Figura 62 – Infiltração – 21/06/11. ........................................................................................... 98 Figura 63 – Armazenamento – 21/06/11. ................................................................................. 99.

(12) LISTA DE QUADROS. Quadro 1 – Limitações, vantagens e desvantagens dos pavimentos permeáveis. .................... 15 Quadro 2 – Vantagens e considerações da trincheira de infiltração. ........................................ 16 Quadro 3 – Vantagens e considerações do telhado verde. ....................................................... 19 Quadro 4 – Vantagens e considerações dos sistemas de biorretenção. .................................... 21 Quadro 5 – Aspectos gerais adotados no projeto do jardim de chuva. ..................................... 37 Quadro 6 – Custos de projeto do jardim de chuva, cinturão verde e pavimento permeável. ... 38 Quadro 7 – Quadro apresentando os processos que ocorrem no sistema de biorretenção. ...... 42 Quadro 8 – Quadro das pesquisas sobre filtração em jardins de chuva. .................................. 45 Quadro 9 – Valores do coeficiente de escoamento (C) baseado no tipo de superfície. ............ 62.

(13) LISTA DE TABELAS. Tabela 1 – Tabela de classificação textural das camadas de SN e SNJ.................................... 55 Tabela 2 – SN – curva granulométrica das camadas do tipo Franco Argilo Arenoso. ............. 56 Tabela 3 – SN – curva granulométrica das camadas do tipo Franco Arenoso. ........................ 56 Tabela 4 – SN – curva granulométrica das camadas do tipo Franco. ....................................... 57 Tabela 5 – SNJ – curva granulométrica da camada do tipo Franco Argilo Arenoso. .............. 57 Tabela 6 – SNJ – curva granulométrica das camadas do tipo Franco Arenoso........................ 58 Tabela 7 – Cálculo da interpolação para determinar a altura da camada de brita. ................... 65 Tabela 8 – Alturas de brita para os tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos. ................................ 65 Tabela 9 – Caracterização da cobertura vegetal ....................................................................... 68 Tabela 10 – Relações para dimensionamento da calha. ........................................................... 71 Tabela 11 – Descrição dos tensiômetros utilizados. ................................................................. 74 Tabela 12 – Parâmetros de ajustes da equação de Horton para o solo natural. ........................ 82 Tabela 13 – Tempos de infiltração e a taxa de infiltração no jardim de chuva piloto. ............. 84 Tabela 14 – Comparação da infiltração no solo natural e jardim de chuva piloto – 30/04/11 . 88 Tabela 15 – Comparação da infiltração no solo natural e jardim de chuva piloto – 19/04/11. 91 Tabela 16 – Comparação da infiltração no solo natural e jardim de chuva piloto – 16/06/11 . 94 Tabela 17 – Relação entre a precipitação e níveis piezométricos – 16/06/11. ......................... 95 Tabela 18 – Relação entre a precipitação e os volumes armazenados – 16/06/11. .................. 95 Tabela 19 – Comparação da infiltração no solo natural e jardim de chuva piloto – 21/06/11 . 98 Tabela 20 – Relação entre a precipitação e níveis piezométricos – 21/06/11. ....................... 100 Tabela 21 – Relação entre a precipitação e os volumes armazenados – 21/06/11. ................ 100.

(14) LISTA DE EQUAÇÕES. Equação 1 – Densidade das partículas ...................................................................................... 24 Equação 2 – Densidade do solo ................................................................................................ 25 Equação 3 – Porosidade do solo ............................................................................................... 25 Equação 4 – Condutividade hidráulica do solo ........................................................................ 25 Equação 5 – Umidade mássica ................................................................................................. 26 Equação 6 – Umidade Volumétrica .......................................................................................... 26 Equação 7 – Grau de saturação do solo .................................................................................... 28 Equação 8 – Equação de Darcy ................................................................................................ 29 Equação 9 – Equação de Darcy-Buckingham .......................................................................... 30 Equação 10 – Equação de Van Genuchten ............................................................................... 30 Equação 11 – Equação de Horton ............................................................................................ 31 Equação 12 – Equação do volume de infiltração ..................................................................... 32 Equação 13 – Equação do volume infiltrado ............................................................................ 32 Equação 14 – Porosidade Livre da água ................................................................................... 32 Equação 15 – Balanço Hídrico com tc insignificante ............................................................... 44 Equação 16 – Balanço Hídrico ................................................................................................. 44 Equação 17 – Equação de Richards .......................................................................................... 45 Equação 18 – Equações idf da FIDEM, 1979. ......................................................................... 60 Equação 19 – Equações idf de RAMOS & AZEVEDO, 2010. ................................................ 60 Equação 20 – Método Racional ................................................................................................ 61 Equação 21 – Equação do Volume de Entrada ........................................................................ 62 Equação 22 – Variação do volume no dispositivo baseado nos volumes de entrada e saída ... 63 Equação 23 – Volume de saída................................................................................................. 64 Equação 24 – Variação do volume no dispositivo baseado nos volumes de brita e areia ........ 64 Equação 25 – Altura de brita – 1º hipótese .............................................................................. 64 Equação 26 – Altura de brita – 2º hipótese .............................................................................. 64 Equação 27 – Altura de brita – 2º hipótese .............................................................................. 65 Equação 28 – Volume da PD.................................................................................................... 70 Equação 29 – Volume da PDE. ................................................................................................ 70 Equação 30 – Equação de Manning. ........................................................................................ 71 Equação 31 – Equação de dimensionamento da calha. ............................................................ 71 Equação 32 – Potencial Matricial. ............................................................................................ 76.

(15) Equação 33 – Ajuste da Equação de Horton para o solo natural. ............................................. 82 Equação 34 – Ajuste da Equação de Horton para o solo natural. ............................................. 82 Equação 35 – Volume infiltrado para o solo natural. ............................................................... 83.

(16) LISTA DE SÍMBOLOS. Área molhada Variação do armazenamento (volume) A. Área da superfície impermeável. ATELHADO. Área do telhado. B. Largura da base do jardim de chuva piloto. C. Coeficiente de escoamento superficial. Cu. Cobre. H. Potencial matricial. HB. Altura da camada de brita. HCHUVA. Altura da chuva (lâmina precipitada). i, I. Intensidade de precipitação. If. Taxa de infiltração final. Ii. Taxa de infiltração inicial. It. Taxa de infiltração no tempo. K. Condutividade hidráulica. L. Comprimento da base do jardim piloto. Lc. Relação entre a área do jardim da chuva e área de superfície impermeável. P. Precipitação. Pb. Chumbo. Q. Vazão. QIN. Balanço total. QINFILTRATION. Vazão de infiltração. QRAIN. Vazão precipitada.

(17) QRUNOFF. Vazão de extravasamento. QRUNON. Vazão de entrada. RG. Referência gravitacional. Rh. Raio hidráulico. S. Grau de saturação do solo. SR. Saturação relativa do solo. T. Tempo de Retorno. TN. Nitrogênio total. TP. Fósforo total. TSS. Sólidos suspensos totais. VA. Volume da fração líquida no solo. VENTRADA. Volume de entrada. VPD. Volume da precipitação direta. VPDE. Volume da precipitação direta somada ao escoamento superficial do telhado. VS. Volume da fração sólida no solo. VSAÍDA. Volume de saída. VT. Volume total de solo. VV. Volume total de vazios no solo. Zn. Zinco Volume da lâmina infiltrada Potencial gravitacional Potencial de pressão Altura de mercúrio Altura da camada de areia Profundidade do charco (depressão do jardim).

(18) Logaritmo neperiano Massa de fração líquida no solo Massa da fração sólida no solo Tempo de encharcamento do solo Distância vertical Potencial matricial do solo Porosidade da areia Porosidade da brita Umidade residual Umidade de saturação Densidade das partículas Densidade do solo Porosidade do solo Carga piezométrica (distância vertical) q. Densidade de fluxo ou velocidade de Darcy. t. Variação de tempo Incógnita para cálculo das dimensões da calha Exponencial Aceleração da gravidade Permeabilidade intrínseca Coeficiente de rugosidade Parâmetros da Equação de Van Genuchten Tempo Umidade mássica Parâmetro da Equação de Horton.

(19) Direções de fluxo tridimensionais Porosidade livre da água Umidade volumétrica Viscosidade do fluido Densidade do fluido Potencial total de água no solo Comprimento da coluna de solo.

(20) LISTA DE SIGLAS. ABNT/NBR. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ASCE. American Society of Civil Engineers. BMP’s. Best Management Practices. CN. Curva número. CTG. Centro de Tecnologia e Geociências. DEN. Departamento de Energia Nuclear. EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. EPA. Environmental Protection Agency. FIDEM. Fundação de Desenvolvimento Municipal. IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. ISSC. International Society of Soil Science. JCP. Jardim de Chuva Piloto. LAMEPE/ITEP Laboratório de Meteorologia de Pernambuco do Instituto de Tecnologia de Pernambuco LID Low Impact Development PD. Precipitação Direta. PDDU. Plano Diretor de Drenagem Urbana. PDE. Precipitação Direta somado ao Escoamento superficial. RMR. Região Metropolitana do Recife. SCS. Soil Conservation Service. SN. Solo Natural. SNJ. Solo natural abaixo do jardim de chuva piloto. UFPE. Universidade Federal de Pernambuco. USA. The United States of America.

(21) USDA. United States Department of Agriculture. WSUD. Water Sensitive Urban Design.

(22) SUMÁRIO. AGRADECIMENTOS6 RESUMO7 ABSTRACT8 LISTA DE FIGURAS9 LISTA DE QUADROS12 LISTA DE TABELAS13 LISTA DE EQUAÇÕES14 LISTA DE SÍMBOLOS16 LISTA DE SIGLAS20 1.. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .......................................................................................... 1. 1.1.. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 1. 1.2.. OBJETIVOS .................................................................................................................... 4. 2. 2.1.. 2.2.. 2.3.. 2.4.. 1.2.1.. Objetivo Geral ...................................................................................................... 4. 1.2.2.. Objetivos Específicos ........................................................................................... 4. EMBASAMENTO TEÓRICO E CONCEITUAL ............................................................. 5 ÁGUAS PLUVIAIS URBANAS .................................................................................... 5 2.1.1.. Impactos da Urbanização...................................................................................... 6. 2.1.2.. Manejo de Águas Pluviais Urbanas ...................................................................... 9. TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS .............................................................................. 11 2.2.1.. Pavimento Permeável ......................................................................................... 13. 2.2.2.. Trincheira de Infiltração ..................................................................................... 15. 2.2.3.. Teto Verde .......................................................................................................... 17. 2.2.4.. Sistema de Biorretenção ..................................................................................... 19. MOVIMENTO DA ÁGUA NO SOLO ......................................................................... 22 2.3.1.. Propriedades sólidas do solo .............................................................................. 23. 2.3.2.. Propriedades hídricas do solo ............................................................................. 25. 2.3.3.. Estado Saturado e a Equação de Darcy .............................................................. 29. 2.3.4.. Estado não saturado e a Equação de Darcy-Buckingham .................................. 29. 2.3.5.. Equação de Van Genuchten ................................................................................ 30. 2.3.6.. Equação de Horton ............................................................................................. 31. 2.3.7.. Propriedades gasosas do solo ............................................................................. 32. JARDIM DE CHUVA ................................................................................................... 33 2.4.1.. Projeto................................................................................................................. 35. 2.4.2.. Estrutura ............................................................................................................. 38. 2.4.3.. Funcionamento ................................................................................................... 41.

(23) Retenção ........................................................................................................................... 42 Infiltração ......................................................................................................................... 44 Filtração ........................................................................................................................... 45 3. 3.1.. MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................................. 47 ÁREA DE ESTUDO ..................................................................................................... 47 3.1.1.. Aspectos Gerais .................................................................................................. 47. 3.1.2.. Aspectos Locais .................................................................................................. 49. Drenagem natural ............................................................................................................ 51 Estudo do solo .................................................................................................................. 52 3.2.. JARDIM DE CHUVA PILOTO ................................................................................... 58 3.2.1.. Dimensionamento ............................................................................................... 58. Área .................................................................................................................................. 58 Estrutura ........................................................................................................................... 59 Intensidades de precipitação ............................................................................................ 59 Alturas de precipitação .................................................................................................... 61 Volumes de entrada .......................................................................................................... 61 Volumes de saída .............................................................................................................. 62 3.2.2.. Instalação ............................................................................................................ 66. 3.2.3.. Monitoramento ................................................................................................... 69. Precipitação ..................................................................................................................... 69 Volume de entrada ............................................................................................................ 70 Água no solo ..................................................................................................................... 73 4.. RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................... 78. 4.1.. ESCOLHA DOS EVENTOS ........................................................................................ 79. 4.2.. PARÂMETROS DE INFILTRAÇÃO .......................................................................... 81 4.2.1.. Solo Natural (SN) ............................................................................................... 81. 4.2.2.. Jardim de Chuva Piloto (JCP) ............................................................................ 83. 4.3.. EVENTO 1 – 30/04/11 .................................................................................................. 85. 3.1.. EVENTO 2– 19/04/11 ................................................................................................... 88. 3.2.. EVENTO 3 – 16/06/11 .................................................................................................. 91. 3.3.. EVENTO 4 – 21/06/11 .................................................................................................. 96. 5.. CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................................... 101. 5.1.. CONCLUSÕES ........................................................................................................... 101. 5.2.. RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES ...................................................................... 102. REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 104 APÊNDICE ............................................................................................................................ 109 Apêndice 1 – Intensidades de precipitação............................................................................. 109 Apêndice 2 – Alturas de precipitação ..................................................................................... 110.

(24) Apêndice 3 – Volumes de entrada .......................................................................................... 111 Apêndice 4 – Volumes de saída ............................................................................................. 112 Apêndice 5 – Altura de Brita .................................................................................................. 113.

(25) 1. 1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS 1.1.. INTRODUÇÃO. De acordo com o IBGE (2011), a população brasileira aumentou 37,22% nos últimos 50 anos. Mais de 80% da população vive em áreas urbanas, sendo atraída, principalmente, pela perspectiva de oportunidades de empregos e serviços, resultando no “inchaço” da maioria das cidades brasileiras. Esse crescimento urbano e a expansão acelerada, na maioria das vezes, de maneira não planejada, não ocorrem nas mesmas proporções quando se comparado à abrangência e eficiência dos serviços de infraestrutura de águas das cidades. Isso compromete e sobrecarrega os sistemas de infraestruturas existentes, como o abastecimento de água, esgotamento sanitário, drenagem urbana (águas pluviais) e resíduos sólidos. Um dos sistemas mais afetados é o da drenagem urbana. A preocupação com a interação entre o crescimento acelerado das cidades e as águas no meio urbano faz com que esse sistema seja um dos principais ator e vítima dos muitos problemas que ocorrem no meio urbano. O intenso processo de urbanização e a ineficiência do acompanhamento dos sistemas de infraestrutura, principalmente esgotamento sanitário, fazem com que as galerias de águas pluviais não cumpram sua função de corredores de águas de chuva, mas sim, de extensas galerias de esgoto a céu aberto. Outro problema ligado às águas no meio urbano é a substituição de áreas sem revestimentos por extensas áreas impermeáveis. A impermeabilização das superfícies resulta em significativas mudanças na dinâmica do sistema de drenagem, como a sobrecarga no sistema atual e o aumento no volume e velocidade do escoamento superficial. Esse fator proporciona maiores ocorrências de alagamentos e cheias, devido à elevação dos picos das descargas, comprometendo assim a população, deixando-a vulnerável a riscos materiais e humanos. Além dos aspectos sociais, há também o envolvimento com os aspectos ambientais, como a poluição visual, proporcionada pelo acúmulo de resíduos nos canais, sarjetas e bocas de lobo e; o comprometimento da biota local, pelas ligações entre canais poluídos e rios, por.

(26) 2 exemplo. Outros problemas relacionados às águas no meio urbano e a crescente urbanização são as alterações no ciclo hidrológico, a redução no abastecimento das águas subterrâneas e o comprometimento da qualidade das águas. Dessa maneira, os reflexos do processo intenso de urbanização sobre o meio ambiente urbano têm evidenciado os limites das soluções tradicionais de drenagem urbana. Os sistemas tradicionais são pouco flexíveis e adaptáveis as mudanças de uso do solo, frequentes em processos de urbanização. Esses sistemas não suportam o crescente volume de água escoado nas ruas e vias, ocasionando assim, a sobrecarga no sistema existente. Revelam-se onerosos e de rápida obsolescência, requerendo pesados investimentos do setor público em reconstrução e manutenção, principalmente em espaços já consolidados (NASCIMENTO & BAPTISTA, 2009). Assim, o conceito dos sistemas de drenagem urbana tradicionais, relacionados à prática do rápido escoamento das águas pluviais, têm se mostrado insustentáveis quando inseridos na realidade atual de muitas cidades. Além disso, o custo de medidas que minimizem impactos locais, que muitas vezes não solucionam os problemas, é muito alto, chegando a custar dez vezes mais do que o processo de amortecimento na origem das inundações (PARKINSON et al, 2003). Pômpeo (2000) ressalta que é preciso considerar três aspectos para uma adequada articulação entre drenagem urbana e o crescimento urbano: econômico, social e ecológico. A partir disso é que algum modelo, estrutura ou proposta se tornará suficientemente eficaz, implicando em resultados multisetoriais positivos. A partir dessa idéia, o planejamento da drenagem urbana passa a ser pensado de maneira sustentável, através de um manejo adequado das águas em meio urbano, resgatando seu ciclo e fluxo naturais e convivendo de maneira harmoniosa e pacífica com a população. Algumas alternativas estão sendo desenvolvidas, visando preservar os mecanismos naturais de escoamento, diminuindo as vazões a jusante, maximizando o controle de escoamento na fonte e mitigando os impactos ambientais. Essas alternativas são chamadas de técnicas compensatórias em drenagem urbana, as quais se baseiam em processos de armazenamento, detenção, retenção, interceptação, evapotranspiração e infiltração das águas pluviais (NASCIMENTO & BAPTISTA, 2009). Pavimento permeável, trincheiras de infiltração e tetos verde são alguns dos dispositivos que auxiliam no manejo sustentável das águas pluviais, onde o processo é realizado na escala do lote, evitando assim, a transferência de volumes e excessos para ruas e vias..

(27) 3 Outra técnica que visa compensar os efeitos negativos da drenagem urbana atual é o jardim de chuva (rain garden). É um sistema de biorretenção que auxilia na retenção, infiltração e tratamento das águas advindas de superfícies impermeáveis, os quais são muito utilizados em cidades de países desenvolvidos como Haddam, Seattle e Portland (Estados Unidos) e Melbourne (Austrália), como uma ferramenta no manejo das águas pluviais urbanas. Apesar da utilização dos jardins de chuva ser uma boa alternativa para auxiliar a drenagem urbana, não há muitos estudos nacionais que analisem a eficiência desse sistema. Assim, este trabalho apresenta um estudo experimental referente às funções de retenção e infiltração de um jardim de chuva instalado em Recife, avaliando seu desempenho como técnica compensatória no manejo das águas pluviais. O dispositivo instalado também é avaliado como estrutura de armazenamento das águas infiltradas, inserindo neste estudo, uma nova função para o jardim de chuva. Primeiramente é realizada uma revisão sobre os principais temas envolvidos neste trabalho. Abordaram-se questões referentes às águas pluviais urbanas, enfocando aspectos da drenagem urbana, do processo de urbanização e do manejo de águas pluviais urbanas. É apresentada também a definição de técnicas compensatórias, bem como sua utilização e alguns exemplos, como pavimento permeável, trincheira de infiltração, teto verde e sistemas de biorretenção. Uma abordagem relevante no tocante às temáticas deste trabalho e a questão do movimento da água no solo, abrangendo as propriedades inerentes a ele, bem como as equações que representam e quantificam tais propriedades. Como encerramento desse primeiro capítulo do trabalho, é apresentada uma revisão acerca de jardins de chuva, englobando questões de projeto, estruturais e funcionais desse dispositivo. No capítulo posterior são abordados os procedimentos metodológicos necessários ao cumprimento dos objetivos deste trabalho, descrevendo a área de estudo e os materiais e métodos utilizados. São descritas as etapas de montagem de um jardim de chuva piloto, bem como os procedimentos realizados em laboratório e o monitoramento das variáveis inerentes ao trabalho, como precipitação e níveis piezométricos. Após o levantamento e monitoramento realizado, são apresentados os resultados e discussões acerca do desempenho das funções de retenção, infiltração e armazenamento do jardim de chuva piloto. E por fim, é realizada uma abordagem geral desta pesquisa, apresentando também recomendações e sugestões, a fim de serem acatadas para o desenvolvimento de trabalhos futuros..

(28) 4. 1.2.. OBJETIVOS. 1.2.1. Objetivo Geral. Avaliar a eficiência do Jardim de Chuva como técnica compensatória no manejo das águas pluviais urbanas, através do seu comportamento em relação às funções de retenção, infiltração e armazenamento.. 1.2.2. Objetivos Específicos. - Analisar as dimensões adotadas no jardim de chuva piloto, a partir da função de retenção; - Analisar o jardim de chuva piloto como dispositivo de infiltração da água no solo, comparando o comportamento das águas pluviais em solo natural e na superfície do dispositivo; - Avaliar o desempenho da estrutura de armazenamento do jardim de chuva piloto; - Avaliar o jardim de chuva piloto como dispositivo de amortecimento dos volumes produzidos no próprio lote – in situ, a fim de garantir um adequado manejo das águas pluviais urbanas..

(29) 5. 2. EMBASAMENTO TEÓRICO E CONCEITUAL 2.1.. ÁGUAS PLUVIAIS URBANAS. O movimento das águas em meio urbano ocorreu a partir da necessidade de sobrevivência do homem. Não bastando à ocupação de pequenos povoados próximos a cursos d’água, o homem criou novos caminhos para as águas, trazendo-as para seu convívio, proporcionando conforto, bem estar, desenvolvimento e crescimento populacional e urbano. Logo se percebeu que a água utilizada para abastecimento humano após seu uso, precisaria ser descartada. Essa água de menor qualidade e imprópria para consumo – esgoto, também estava inserida no processo de circulação das águas em meio urbano, juntamente com a água de boa qualidade advinda dos corpos d’água. Os esgotos eram lançados a jusante dos mesmos corpos d’água de onde era retirada a água para consumo humano, quando não, eram lançados em vias públicas, ocasionando assim, a proliferação de vetores e doenças. Essa problemática ganhava maiores proporções em períodos chuvosos, onde o aumento do volume das águas que circulavam nas ruas proporcionava alagamentos e maiores riscos à saúde humana. Dessa maneira, buscou-se eliminar as águas usadas, sujas e empoçadas através da rápida evacuação das mesmas, por meio de canalizações subterrâneas que as conduziam para longe das cidades. Essa etapa da drenagem das águas urbanas, iniciada na Europa no final do século XIX, caracterizou a 1º fase da drenagem urbana, conhecida como fase higienista ou sanitarista. A preocupação dos sanitaristas da época com a saúde pública foi essencial para que a concepção de drenagem urbana, “fazer escoar”, fosse fortemente empregada. Ou seja, o objetivo era retirar, mandar para longe todas as águas que não servissem mais, através de um sistema único de canalização (SILVEIRA, 1998). No início do século XX, o mecanismo de rápida evacuação ainda se mantinha. Porém, alguns conceitos e estudos foram desenvolvidos, a fim de racionalizar e normatizar cálculos hidrológicos utilizados no dimensionamento de canalizações, redes e obras hidráulicas no geral (SILVEIRA, 1998). Segundo Tucci (2009), foi nessa época que surgiram os primeiros modelos hidrológicos de transformação chuva-vazão, caracterizando a 2º fase da drenagem urbana, denominada de.

(30) 6 racionalização ou de normatização da drenagem urbana. Esses modelos, a exemplo do Método Racional, foram desenvolvidos para solucionar problemas de drenagem urbana sem modificar o uso do solo. Introduziram-se também, as primeiras idéias sobre o amortecimento quantitativo do volume de água drenado e sobre o controle da qualidade das águas. Apesar dos avanços em estudos para a drenagem, a concepção higienista ainda estava intrínseca nos projetos e soluções aplicadas. Assim, com o desenvolvimento, expansão e proximidade das cidades, gerou-se o chamado ciclo de poluição, onde cidades a montante transferiam seus esgotos às cidades de jusante (TUCCI, 2006). A partir de então, o sistema de drenagem começou a entrar em crise. À medida que as cidades cresciam, as superfícies impermeáveis adquiriam maiores áreas, intensificando o escoamento e a poluição das águas superficiais e sobrecarregando o sistema de drenagem existente. A solução hidráulica para o problema aconteceu com o aumento das canalizações. Porém essa ação não obteve êxito, devido aos altos custos de implantação e manutenção do sistema. Segundo Silveira (1998), os conceitos baseados na rápida evacuação e na racionalização foram dando lugar a abordagens ecológicas e novos avanços tecnológicos, caracterizando a 3º fase da drenagem urbana, conhecida como fase sustentável da drenagem urbana. De acordo com essa nova concepção, atuar sobre o problema não era suficiente. Nessa terceira fase era necessário agir preventivamente sobre as causas dos problemas, onde as relações interdisciplinares ganhavam mais enfoque, a fim de obter resultados eficientes no meio urbano, de maneira mais harmoniosa e ambientalmente sustentável. Atualmente essa concepção vem ganhando maiores proporções e espaço no setor técnico-científico, buscando soluções que visem a melhoria no gerenciamento da infraestrutura urbana, associada à reorganização e ocupação dos espaços, potencializando os mecanismos naturais de escoamento e caminho das águas.. 2.1.1. Impactos da Urbanização. A população brasileira aumentou expressivamente desde 1970, contabilizando, atualmente, 190.755.799 de habitantes. Desse total, 84,35% vive em áreas urbanas e 15,65% em áreas rurais (IBGE, 2011). Essa crescente urbanização gerou um quadro caótico em muitas cidades, por não possuírem uma infraestrutura adequada para suportar essa elevada taxa populacional. Isso ocorre pela falta de um planejamento integrado entre as infraestruturas que compõem a.

(31) 7 cidade, profissionais especializados e legislações vigentes, principalmente nos âmbitos urbano e ambiental. Os processos de urbanização que ocorrem sobre as bacias hidrográficas geram uma forte pressão espacial sobre sua área de abrangência, tornando-a cada vez mais vulnerável às modificações de uso e ocupação do solo. Essa vulnerabilidade ocorre principalmente pelo avanço das áreas impermeáveis em detrimento das superfícies naturais, gerando o problema das cheias urbanas, alagamentos e inundações. A Figura 1 apresenta os efeitos do processo de urbanização não planejado e do aumento da impermeabilização no hidrograma de vazão. Esses efeitos são o aumento dos picos de vazão; a diminuição no tempo dos hidrogramas, antecipando os picos de vazões e; o aumento na velocidade do escoamento superficial. Figura 1 – Alterações nos hidrogramas de vazão decorrente do processo de urbanização não planejado e do aumento das superfícies impermeáveis. Figura da autora. PROCESSO DE URBANIZAÇÃO NÃO PLANEJADO. VAZÃO. AUMENTO DA IMPERMEABILIZAÇÃO. TEMPO. Uma sequência de impactos é gerada por esse processo, os quais alteram significativamente o espaço e qualidade urbana e ambiental. Esses impactos englobam desde questões ambientais, como o comprometimento dos recursos hídricos, quanto questões sociais, como as ocupações em áreas ambientalmente frágeis – várzeas, morros, vales e áreas ribeirinhas (Figura 2). Nesse contexto, um dos sistemas de infraestrutura mais comprometido é o de água – saneamento básico. Esse sistema integra as águas de abastecimento, englobando sua qualidade e quantidade; o esgotamento sanitário, composto por redes coletoras, estação de tratamento e destinação final de efluentes; o sistema de drenagem urbana, somadas a áreas de infiltração, retenção, acumulação e transportes das águas pluviais; e o sistema de coleta, transporte e destinação final de resíduos sólidos (RIGHETTO et al, 2009)..

(32) 8 Figura 2 – Consequências de uma urbanização não planejada. Fonte – Modificado de Tucci, 2009. URBANIZAÇÃO. Densidade populacional. Número de construções. Aumento do volume de águas servidas. Aumento na demanda por água. Aumento do escoamento superficial. Ocupações irregulares várzeas, áreas ribeirinhas. Problemas com a qualidade das águas e controle da poluição. Crise no sistema de abastecimento de água. Sobrecarga no sistema de drenagem existente. Alagamentos e inundações. O sistema de drenagem urbana torna-se bastante vulnerável a essas alterações de cobertura do solo, desencadeando uma diversidade de impactos que ocorrem sobre a população e o meio em que vive. Os principais problemas associados a esse sistema são: . Sobrecarga no sistema de drenagem existente – tanto pelo aumento do volume escoado, quanto pela carga de esgotos e resíduos sólidos recebidos;. . Maior frequência de alagamentos e inundações – potencializados pela impermeabilização do solo e canalização de rios urbanos e canais;. . Deterioração da qualidade das águas – pela falta e/ou ineficiência no tratamento de esgotos, principalmente domésticos e industriais;. . Desastres naturais – pelo transbordamento de canais, inadequado uso e ocupação do solo, processos erosivos e produção de sedimentos;. . Alterações na paisagem – mudança física no ambiente e poluição visual;. . Interferência na saúde pública – maior proliferação de vetores e doenças, devido à poluição nos sistemas de drenagem urbana, principalmente em canais.. As águas que antes retornavam ao ciclo hidrológico, principalmente, pelos processos de infiltração e evapotranspiração, agora escoam aceleradamente e com maior volume por telhados, calçadas, ruas, condutos e canais..

(33) 9 Nesses cenários, a rápida ocupação dos espaços não procura compreender como solo, água e plantas estão integradas à natureza, buscando mitigar os efeitos adversos da introdução de superfícies impermeáveis. Dependendo do nível de desenvolvimento e da metodologia de planejamento aplicada, o volume escoado pelas superfícies impermeáveis pode representar 50% ou mais do volume precipitado (PRINCE GEORGE’S COUNTY, 2007). Um fator preocupante decorrente da impermeabilização das superfícies é a qualidade das águas do escoamento pluvial. Os gases e partículas poluentes que ficam na atmosfera e sobre as superfícies urbanas são carreados junto com as águas precipitadas e do escoamento superficial. Segundo Tucci (2006), as águas pluviais não são mais consideradas limpas como conceituadas anteriormente, devido a quantidade de material suspenso e metais pesados encontrados na drenagem pluvial, ar e materiais depositados sobre as superfícies impermeáveis. Essa carga poluente é considerada superior à encontrada nos esgotos in natura, nos primeiros 25 mm de chuva (first flush), concentrando assim, 95% da carga poluente. Alguns dos poluentes associados às águas do escoamento superficial são materiais em suspensão; materiais orgânicos – biodegradação e bactérias; hidrocarbonetos e metais pesados – poluentes hidrogenados, fosforados e tóxicos; e poluentes microbiológicos – coliformes fecais (CHEBBO apud SOUZA, 2002; GAUTIER apud SOUZA, 2002).. 2.1.2. Manejo de Águas Pluviais Urbanas. Os diversos problemas envolvendo as águas pluviais em meio urbano, consequentes de um processo de urbanização, na maioria das vezes mal planejado, distribuem-se ao longo das cidades através do desenho natural das linhas de escoamento, relevo local e grau de impermeabilização das superfícies. Assim, a partir dos constantes problemas ocorridos nas cidades, principalmente alagamentos e inundações, a conscientização da integração ambiental do espaço urbano passou a ganhar mais enfoque. De acordo com a Lei Federal nº 11.445/2007, o manejo das águas pluviais engloba todas as atividades, infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas. O manejo deve estar presente em todas as áreas urbanas, enquadrar-se adequadamente à saúde pública e à segurança da vida e do patrimônio público e privado e, integrar-se com os demais serviços de.

(34) 10 saneamento básico – abastecimento de água, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos. Diferentemente das soluções convencionais para as águas urbanas, que buscam algum tipo de controle do volume escoado no ponto mais a jusante de todo o sistema (end-of-pipe control), atuando sobre os hidrogramas gerados, e não sobre a causa; a metodologia aplicada no manejo das águas pluviais urbanas, atua sobre as causas dos problemas, buscando o equilíbrio entre o homem e o ambiente em que está inserido, através da interação entre os variados sistemas que compõem essa relação. De acordo com Righetto et al (2009), as vazões de cheia produzidas na bacia hidrográfica ou localmente no espaço podem ser significantemente alteradas a partir de um manejo das águas urbanas, através de medidas de controle dos deflúvios ou de pequenas estruturas de controle nas fontes geradores. Associadas a essas medidas, devem ser realizados estudos e pesquisas visando ações e soluções que harmonizem o desenvolvimento espacial com a infraestrutura urbana existente. Uma peça fundamental para um manejo adequado das águas pluviais é o Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDU). Esse mecanismo visa um planejamento coerente dos deflúvios superficiais no espaço urbano a partir da ocupação e crescimento urbano, minimizando ou eliminando os prejuízos econômicos e ambientais (RIGHETTO et al, 2009). Outra concepção de desenvolvimento tem sido empregada, principalmente nos países desenvolvidos, recebendo denominações como LID (Low Impact Development), nos Estados Unidos, ou WSUD (Water Sensitive Urban Design), na Austrália (TUCCI, 2006). O desenvolvimento de baixo impacto (LID) é uma estratégia de manejo de águas pluviais que visa a conservação das características naturais locais existentes, integrando o desenvolvimento urbano com dispositivos de controle das águas pluviais em pequena escala no lote, a fim de imitar as condições hidrológicas naturais, mantendo as taxas de escoamento em níveis de pré-desenvolvimento. Ou seja, através da instalação de dispositivos de retenção e infiltração, os volumes gerados são controlados no próprio lote, evitando a transferência desse volume para jusante (HINMAN, 2005; PRINCE GEORGE’S COUNTY, 2007). O desenvolvimento de baixo impacto maximiza a infiltração da água no solo, através da minimização ou desconexão das superfícies impermeáveis; cria zonas de transição e biorretenção, garantindo o armazenamento e infiltração das águas, preserva a flora existente, não suprimindo nenhuma vegetação e; aumenta as taxas dos processos do ciclo hidrológico, como a evapotranspiração e, diminui outras taxas, como o escoamento superficial. O uso de técnicas propostas pelo desenvolvimento de baixo impacto (LID) potencializa o manejo sustentável das águas urbanas, minimizando os impactos advindos do escoamento.

(35) 11 superficial. Além disso, auxilia na infraestrutura local, devido aos dispositivos instalados, garantindo um suporte ao sistema de drenagem existente e valorizando a área de instalação, pelos benefícios ambientais, estéticos e econômicos.. 2.2.. TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS. Com o crescente processo de urbanização e o consequente aumento das superfícies impermeáveis, os padrões de escoamentos naturais são significantemente alterados. Os processos de infiltração, evapotranspiração e retenção das águas são reduzidos, enquanto os deflúvios superficiais, principalmente a jusante, aumentam rapidamente. O manejo das águas pluviais urbanas tem como objetivo aliar a melhoria da qualidade de vida, através de um planejamento integrado e sustentável do homem e meio ambiente. Nesse contexto, novas alternativas estão sendo desenvolvidas para dar suporte ao sistema de drenagem urbana existente. Essas alternativas são chamadas de técnicas compensatórias, ambientais ou sistemas não convencionais para a drenagem urbana tem como objetivos minimizar os efeitos da urbanização, diminuir a geração dos volumes de escoamento e vazões a jusante, maximizar o controle na fonte, resgatar os processos envolvidos no ciclo hidrológico e potencializar o controle da qualidade das águas e a recarga de aquíferos. As técnicas compensatórias são classificadas em medidas não estruturais e estruturais. As medidas não estruturais utilizam meios naturais na redução do escoamento, não englobando obras civis, mas sim questões sociais, onde a participação popular é fundamental para um bom desempenho dessas medidas. Já as medidas estruturais envolvem obras de engenharia destinadas a minimizar os volumes gerados, destinando-se a armazenar e reter as águas escoadas superficialmente, permitindo o controle quali-quantitativo das vazões geradas (Figura 3) (NASCIMENTO & BAPTISTA, 2009; RIGHETTO et al, 2009; ROY-POIRIER et al, 2010). Segundo Canholi (2005), as técnicas compensatórias de controle na fonte (in situ) geralmente são inseridas próximas aos locais de geração de deflúvios e diferem do conceito tradicional de canalização, por aumentarem as taxas de retenção e infiltração das águas, retardando seus volume e fluxo nas superfícies impermeáveis, no sistema de drenagem existente e nos corpos d’água. O objetivo é reduzir os picos das vazões veiculadas para a rede de drenagem, para que a urbanização proposta não amplie os picos naturais de escoamento, ou intensifique os anteriores..

(36) 12 Figura 3 – Classificação das técnicas compensatórias para o manejo de águas pluviais. Fonte – Modificado de Nascimento & Baptista, 2009; Righetto et al, 2009; Roy-Poirier et al, 2010. - Planejamento e regulação do uso do solo - Participação popular e educação ambiental - Recuperação de matas ciliares - parques lineares NÃO ESTRUTURAIS. - Não conexão ou desconexão de áreas impermeáveis - Uso de revestimento rugoso em vias e canais - Manejo de materiais e produtos químicos -Manutenção dos dispositivos existentes - Telhado verde. TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS Localizado. - Microrreservatório - Poço de infiltração - Sistema de biorretenção. Controle na fonte. - Trincheira de infiltração - Vala de detenção Linear. ESTRUTURAIS. - Vala de infiltração - Pavimento Permeável - Áreas úmidas lineares - Bacias de detenção. Controle centralizado. - Bacias de retenção. - Bacias de infiltração - Áreas úmidas artificiais. As técnicas compensatórias se inserem no conceito de Best Management Practices (BMP’s), prevendo soluções para o desenvolvimento urbano baseado no princípio de que as áreas alteradas tenham um comportamento similar às condições hidrológicas de prédesenvolvimento. Essas boas práticas de manejo (BMP’s) baseiam-se na minimização do escoamento superficial, dos níveis de erosão e de poluição das águas do escoamento superficial, visando menores investimentos para a mitigação de impactos a jusante e, principalmente, proporcionando a integração com as questões intrínsecas ao uso racional do espaço urbano. O objeto deste trabalho é a aplicação de um dispositivo de controle no lote. Assim, algumas técnicas compensatórias inseridas nesta classificação são apresentadas, por compartilharem dos mesmos princípios: retenção, infiltração e armazenamento. Retenção é a captura das águas pluviais através de dispositivos, onde os volumes retidos podem ser ou não, direcionados aos sistemas de drenagem existentes. As águas retidas podem.