Drenagem Urbana Sustentável

Drenagem Urbana Sustentável

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Engenharia Civil

PHD 2537 – Água em Ambientes Urbanos

Fabiana Y. Kobayashi

3695130

Flávio H. M. Faggion

4912391

Lara M. Del Bosco

4913019

Maria Letícia B. Chirinéa

4912241

Marília Fernandes

4912683

Novembro 2008

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E SANITÁRIA

PHD 2537 – Água em Ambientes Urbanos

Índice

CONTEXTUALIZAÇÃO ... 1

DRENAGEM EM TRÊS ESCALAS ... 4

Escala do Edifício ...4

Armazenamento ...4

Retardamento do deflúvio ...5

Entorno imediato – espaços abertos...5

Pavimento permeável ...5

Planos e valos de infiltração ...7

Armazenamento e retenção em pavimentos impermeáveis...8

Infra-estrutura urbana ...8

Valas revestidas ...8

Poços de infiltração, trincheiras de infiltração e bacia de percolação...9

Drenagem em encostas ...10

Recarga do lençol freático ...11

Bacias de amortecimento ou dissipadores...12

Piscinões...13

Bacia de retenção...13

CONCLUSÃO ... 14

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CONTEXTUALIZAÇÃO

Através do intenso processo de urbanização das cidades brasileiras, principalmente na formação de regiões metropolitanas, têm-se gerado muitos problemas de infra-estrutura urbana, especialmente em relação à drenagem de águas pluviais.

A causa dos problemas está na impermeabilização do solo, desmatamento da vegetação, ocupação das várzeas, estruturação do sistema viário em vias de fundo de vale, erosão e assoreamento, lixo e poluição, retificação e canalização de rios, agravados ainda pela ausência de planos urbanísticos específicos, e que tem como conseqüência enchentes que geram impactos econômicos e sociais, em todas as atividades e funções da cidade, e principalmente a vida dos habitantes.

A impermeabilização do solo e o desmatamento da vegetação, resultante do desenvolvimento urbano, alteram as condições naturais de infiltração, diminuindo o atrito da água com o solo e aumentando a velocidade de escoamento, reduzindo o tempo que a água permanece na bacia e a evapotranspiração, e acrescentando o volume de água a ser escoado superficialmente, provocando também erosão.

Além disso, a população constrói habitações em áreas de ocupação ilegal - áreas de proteção ambiental, (principalmente no entorno dos reservatórios), que são geralmente áreas de risco, por inundações, desabamentos ou deslizamentos de terra, por se tratarem de áreas de solos de rochas decompostas, de grande declividade e pouca segurança. Este problema se agrava na medida em que geralmente há a conjugação a outros problemas ambientais e sanitários, como erosão e doenças.

O assoreamento dos rios e represas é devido principalmente à erosão e à poluição, descarregando sedimentos, lixo e entulhos de construção para os leitos naturais, diminuindo a capacidade de vazão e aumentando a área de inundação.

Os rios também são retificados e canalizados, como forma de solucionar as enchentes, porém, só altera o comportamento das inundações e não resolve completamente o problema, pois as outras causas, já citadas, continuam a acontecer cada vez em escalas mais amplas e com planejamento deficiente. Assim, este trabalho tem como objetivo estudar os meios potencialmente sustentáveis que evitam ou controlam o escoamento de águas pluviais, classificando-as e ilustrando-as através de fotos ou desenhos.

A classificação foi feita pela escala em que intervém na cidade: - Infra-estrutura urbana

- Entorno imediato e espaços abertos - Edifício

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Ainda, com esta pesquisa, foi observado que outras classificações são estabelecidas, como por exemplo, sistemas higienistas e compensatórios, macro e micro drenagem, e ainda medidas estruturais e não estruturais.

Os sistemas higienistas de drenagem urbana são baseados no rápido escoamento do excesso pluvial, contribuindo para o aumento nos volumes e vazões de água e a diminuição no tempo do escoamento. Os compensatórios tentam compensar sistematicamente as conseqüências da urbanização, não só em quantidade, como também em qualidade, agindo de forma mais integrada ao espaço como um todo, com o urbanismo e com menor impacto ao meio ambiente.

A macro-drenagem é constituída em geral, por canais (abertos ou fechados) de grandes dimensões, projetados para vazões de 25 a 100 anos de período de retorno. Quando tem funcionamento adequado previne danos às propriedades, à saúde e à segurança da população habitante das cidades, seja em conseqüência direta ou indireta das águas.

A micro-drenagem é composta por um sistema de menor escala, formada pelos pavimentos das vias, guias e sarjetas, bocas de lobo, rede de galerias de águas pluviais e, também, canais de pequenas dimensões, feitos para vazões de 2 a 10 anos de período de retorno. Quando manutenção é adequada, praticamente elimina as inconveniências ou as interrupções das funções ou atividades urbanas devidas às inundações.

As medidas estruturais consistem em soluções físicas e diretas de engenharia, como por exemplo, aquelas destinadas a escoar com maior rapidez e menores níveis as águas do escoamento superficial direto, evitando assim os danos e interrupções das funções ou atividades urbanas, causadas pelas inundações. Envolvem obras hidráulicas de grande porte com aplicação pesada de recursos, tais como redes de galerias de águas pluviais, canais, reservatórios de detenção e retenção, bacias de sedimentação e diques.

As medidas não estruturais não utilizam instrumentos que alteram o regime de escoamento das águas do escoamento superficial direto. São formadas basicamente por soluções indiretas, como por exemplo, aquelas destinadas ao controle do uso e ocupação do solo (nas várzeas e nas bacias) ou à diminuição da vulnerabilidade dos ocupantes das áreas de risco das conseqüências das inundações. Envolvem aspectos de natureza cultural e participação do público, indispensável para a implantação, com o investimento de recursos leve, baseado principalmente na conscientização e educação das pessoas. Os sistemas de armazenamento das águas pluviais podem ser classificados como de detenção e de retenção do deflúvio direto. A detenção é caracterizada pelo armazenamento do deflúvio direto, por um

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período pouco maior que a duração do mesmo, enquanto que na retenção o armazenamento é muito maior que a duração do deflúvio direto.

O controle da inundação na escala local é considerado atualmente como uma medida alternativa que pode ser aplicada de forma descentralizada, principalmente através do aumento da permeabilidade ou re-naturalização.

Ainda, há a necessidade de se fazer o monitoramento em tempo real da condição hidrológicas, com dados que possibilitam a operação do sistema de alerta a inundações.

O conceito de drenagem urbana sustentável é algo relativamente novo, se compararmos com a maioria dos conceitos atuais de drenagem. No começo dos anos 90 começou-se a ter uma preocupação maior com o destino das águas no meio urbano. A partir dessas discussões surgiu o conceito da drenagem sustentável.

É bastante claro que o principal enfoque desse tipo de drenagem é evitar os processos erosivos do solo, atenuar, e se possível, evitar as enchentes e o processo de perda das capacidades dos mananciais. A drenagem sustentável baseia-se basicamente em três tipos de ações:

1. Evitar desmatamento, erosões e assoreamento dos rios e lagos.

2. Gestão urbana - a drenagem urbana sustentável deve fazer parte do plano diretor da cidade. 3. Manutenção dos recursos hídricos e a qualidade das águas superficiais e subterrâneas.

Assim, pode se concluir que para resolver o problema da drenagem nas cidades, centros urbanos e metrópoles, é necessário desenvolver uma ação integrada entre poder público, iniciativa privada e população, principalmente através da educação e conscientização dos habitantes, e ainda pela conjugação de medidas em diversas escalas, completando uma a outra, como meio de dar qualidade de vida, preservar e conservar o meio ambiente, e prever e conjeturar o desenvolvimento para as gerações futuras, garantindo saúde e sustentabilidade.

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DRENAGEM EM TRÊS ESCALAS Escala do Edifício

Armazenamento Pontos positivos:

- Retardo do deflúvio superficial direto, utilizando pequenas áreas

- Reutilização da água recolhida (contra incêndios, irrigação, processos industriais, refrigeração) Pontos negativos:

- Carga estrutural elevada

- Formação de ondas e cargas devidas às mesmas

- Caso não haja manutenção adequada, infiltração de água do telhado para o edifício - Custo alto de instalação

RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO CALHA CALHA RESERVATÓRIO NA COBERTURA CALHA CALHA RESERVATÓRIO TÉRREO

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Retardamento do deflúvio Pontos positivos:

- Retardamento do deflúvio superficial direto - Redução dos níveis de ruído

Pontos negativos:

- Carga estrutural relativamente elevada - Custo alto de instalação e manutenção

CHUVA CALHA TUBO CONDUTOR VERTICAL CHUVA CALHA TUBO CONDUTOR VERTICAL ACUMULAÇÃO

Empregando tubos verticais estreitos

INFILTRAÇÃO

CHUVA EVAPORAÇÃO

ESCOAMENTO

Telhado verde Fukuoka building - Japão

Entorno imediato – espaços abertos

Pavimento permeável Pontos positivos:

- Redução do deflúvio superficial direto (infiltração) - Recarga do lençol freático

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- Pavimento de cascalho pode ser mais barato do que asfalto ou concreto Pontos negativos:

- Entupimento dos furos ou poros

- Compactação da terra abaixo do pavimento ou diminuição da permeabilidade do solo devido ao cascalho.

- Dificuldade de manutenção

- Dramas e ervas daninhas podem crescer no pavimento

- Não deve ser usado em ruas com tráfego intenso e/ou de carga pesada, pois a sua eficiência pode diminuir.

Cascalho Paralelepípedo

Nota de aula: Prof. Joel A. Goldenfum IPH/UFRGS Manejo de Águas Pluviais – Carlos Tucci

Concreto poroso

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Blocos vazados

Manejo de Águas Pluviais – Carlos Tucci

Planos e valos de infiltração

Planos: áreas com gramados laterais que recebem a precipitação de uma área permeável Valos: dispositivos de drenagem lateral que concentram o fluxo de áreas adjacentes e criam condições para uma infiltração ao longo do seu comprimento

Pontos positivos:

- Permite infiltração de parte da água para o subsolo - Retardo do deflúvio superficial direto

- Esteticamente agradável Pontos negativos:

- Planos com declividade maior que 0,1% não devem ser usados; o transporte de material sólido para a área de infiltração pode reduzir sua capacidade de infiltração.

- O acúmulo de água no plano durante o período chuvoso não permite trânsito sobre a área - Áreas gramadas devem ser podadas ou cortadas periodicamente (custos de manutenção)

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Armazenamento e retenção em pavimentos impermeáveis Pontos positivos:

- Retardo do deflúvio superficial direto

- Impedem que as águas precipitadas sobre uma plataforma escoem por um talude de aterro, provocando erosões neste ou na borda do acostamento.

- Captação de águas pluviais direcionando-as à rede condutora. Pontos negativos:

- Restringe um pouco o movimento de veículos - Interfere com o uso normal

- Depressões juntam sujeira e entulho

- Por serem dimensionados considerando guias rebaixadas, algumas alterações de uso e ocupação do solo podem modificar o seu desempenho

boca de lobo sarjeta

Infra-estrutura urbana

Valas revestidas

Pequenos canais escavados no solo, revestidos por uma fina camada de impermeabilização asfáltica ou argamassa.

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- Baixo custo - Rápida execução

- Impede a erosão ao longo da linha d'água - Facilita o escoamento

- Reduz a infiltração Pontos negativos:

- Pouca durabilidade

- Maiores cuidados com manutenção - Indicadas apenas para pequenas vazões

www.midiaindependente.org

Poços de infiltração, trincheiras de infiltração e bacia de percolação

Volume gerado no interior do solo que permite armazenar a água e infiltrar Pontos positivos:

- Redução do escoamento superficial

- Amortecimento em função do armazenamento Pontos negativos:

- Sua eficiência pode ser reduzida ao longo do tempo, dependendo da quantidade do material sólido que drena para a área.

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Manejo de Águas Pluviais – Carlos Tucci

Drenagem em encostas

a) Barbacãs: tubos de PVC com inclinação de 5º, com no máximo 1,5m nas estruturas de contenção.

b) Escadas d’água: canaletas abertas, com fundo construído em formas de degraus. c) Canaletas e coletores (para casas)

d) Canaletas principais (acopladas às escadarias) e) Canaletas de borda de talude

f) Canaletas de pede talude

g) Canaletas de descida (entre patamares) Pontos positivos:

- Coleta águas subterrâneas dos maciços situados a montante, rebaixando o nível do lençol freático e diminuindo a pressão da água sobre a estrutura

- Drenagem de estruturas de contenção e de alguns revestimentos

- Reduz velocidade das águas superficiais em encostas com inclinações elevadas

- Podem transportar grandes vazões, com menos desgaste do concreto e sem necessidade de caixas de dissipação

Pontos negativos:

- Deve ser executada no local tomando cuidados no que se refere à direção preferencial das linhas d’água, altura dos pontos de captação em relação ao nível do terreno e dimensionamento.

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Barbacã Escada d’água como canaleta principal Canaleta de borda e principal

CANALETAS PRINCIPAIS CANALETA DE BORDA CANALETA DE DESCIDA CANALETA DE PÉ CALHAS E COLETORES CANALETA DE BORDA CANALETA DE DESCIDA CANALETA DE PÉ CANALETA DE PÉ CANALETA DE CRISTA BARBACÃS CASCALHO CASCALHO

Recarga do lençol freático

a) tubo ou mangueira furada

b) dreno Frances: valetas revestidas com mantas geotêxteis preenchidas com material granular (pedra, britada, cascalho ou pedregulho), de grande permeabilidade e que funciona como verdadeira galeria filtrante.

c) cano poroso d) poço seco

e) tanque séptico transformado para armazenamento e recarga Pontos positivos:

- Redução do deflúvio superficial direto, com a infiltração - Recarga do lençol freático com água relativamente limpa - Pode suprir água para jardins ou áreas secas

- Pequena perda por evaporação Pontos negativos:

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- Algumas vezes requer bombeamento para esvaziamento após a tormenta

www.volcanes.com www.conceicaodocastelo.es.gov.br

Bacias de amortecimento ou dissipadores

Dispositivos que dissipam a energia do fluxo, reduzindo sua velocidade tanto no escoamento através do dispositivo de drenagem, como no deságüe para o terreno natural, para evitar a erosão. Pontos positivos:

- Retardo do deflúvio superficial direto

- Amortecimento em função do armazenamento Pontos negativos:

- Alto investimento - Execução demorada

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www.drenagem.ufjr.br

Piscinões Pontos positivos:

- Retardo do deflúvio superficial direto - Benefícios recreativos

Pontos negativos:

- Alto investimento - Execução demorada - Requer grandes áreas

Piscinão Parque Pinheiros – Taboão da Serra - SP Bacia de retenção

Tanque com espelho d’água permanente Pontos positivos:

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- Esteticamente agradável

- Pode controlar extensas áreas de drenagem, liberando descargas relativamente pequenas - Aumenta o valor dos terrenos adjacentes

Pontos negativos:

- Requer grandes áreas

- Custos de manutenção: poda da grama, herbicidas, limpezas periódicas - Área de proliferação de pernilongos

- Sedimentação do reservatório

- Pode haver crescimento intenso de algas, como resultado da eutrofização

Retenção en.wikipedia.org

CONCLUSÃO

O trabalho buscou agrupar as soluções potencialmente sustentáveis que têm como objetivo resolver a questão das enchentes nas cidades e metrópoles brasileiras, assim como classificá-las como meio de produzir um quadro geral de todas as possibilidades de aplicação em diferentes escalas. É importante destacar que, para equacionar tal problemática, é necessário que se tenha um conjunto de ações em diversas escalas, não apenas de dimensão física, mas também no âmbito da gestão, integrando as políticas de base municipal, estadual e até nacional, conjugadas ao desenvolvimento de uma consciência e uma educação ambiental da sociedade e para a produção das atividades econômicas. Assim, com medidas simples que não afetam radicalmente a vida e as funções da cidade, podem-se resolver, em parte, as inundações, principalmente com o aumento de áreas permeáveis, o armazenamento e reutilização das águas de chuva. Todas as medidas estudadas podem ser sustentáveis desde que sejam implantadas segundo estudos prévios de impactos ambientais, sociais e econômicos, já que sustentabilidade visa garantir recursos para gerações futuras.

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