XXVI CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERIA SANITARIA Y
AMBIENTAL
Lima, Peru - Novembro de 1998
INSERÇÃO AMBIENTAL DE BACIAS DE DETENÇÃO URBANAS
Tema: Manejo Ambiental
Palavras-Chave: bacias de detenção, impacto ambiental, urbanismo
Autores:
Márcio Benedito Baptista
Nilo de Oliveira Nascimento
Departamento de Engenharia Hidráulica e Recursos Hídricos
Eduardo von Sperling
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental
Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais
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INSERÇÃO AMBIENTAL DE BACIAS DE DETENÇÃO URBANAS
INTRODUÇÃO
A intensa urbanização observada nos últimos anos tem acarretado o agravamento dos problemas de drenagem, evidenciando as limitações das soluções clássicas de drenagem, centradas na evacuação rápida da águas pluviais.
A partir dos anos 70 tem sido desenvolvida uma outra abordagem para tratar a questão, através de soluções alternativas que buscam compensar os efeitos da urbanização sobre os processos hidrológicos, com benefícios para a qualidade de vida e a preservação ambiental. Dentre as diversas técnicas alternativas adotadas, destacam-se as bacias de detenção, que figuram entre a primeiras e mais eficientes soluções compensatórias a serem adotadas.
Entretanto, a adoção de bacias de detenção urbanas apresenta uma série de problemas de inserção ambiental, que devem ser cuidadosamente analisados e tratados para que seja assegurada a eficácia da solução.
O presente artigo busca discutir alguns dos aspectos de inserção ambiental das bacias de detenção, enfocando o caso de uma bacia de detenção em contexto urbano, o reservatório da Pampulha, que constitui um exemplo para o debate sobre as vantagens e os limites de tal solução como compensatória dos efeitos da urbanização sobre os processos hidrológicos. Ele indica, igualmente, a necessidade de se repensar os critérios de concepção, dimensionamento e manutenção de sistemas deste tipo em meio urbano.
A URBANIZAÇÃO E OS SISTEMAS DE DRENAGEM
Uma fenômeno mundial marcante iniciado na segunda metade deste século é a intensa concentração da população em áreas urbanas. Com efeito, segundo I.A.U.R.I.F. (1997), em 1950 a população urbana representava 25% da população mundial, sendo que em 1990 este percentual já representava 45%, devendo superar 60% no ano 2025; o número de cidades com população superior a 1 milhão de habitantes deve passar de 157, em 1975, para 320 no ano 2000. No Brasil, este fenômeno não é diferente, sendo que a população urbana já chega a 76%, segundo Tucci (1997).
Os processo urbanização implicam, forçosamente, em alterações significativas no meio ambiente, de forma geral, e nos aspectos hidrológicos, em particular, através da ação direta nos cursos d’água e nas superfícies das bacias hidrográficas, como um todo. Usualmente são citadas as seguintes alterações (Chow, Maidment e Mays, 1988):
• O volume de água escoada aumenta em função do acréscimo de áreas impermeabilizadas e conseqüente redução da infiltração;
• As alterações na eficiência hidráulica da drenagem associados aos condutos artificiais aumentam a velocidade de escoamento e, consequentemente, a magnitude dos picos de cheia.
A intensa urbanização, com seus reflexos hidrológicos, tem evidenciado os limites das soluções clássicas de drenagem urbana, levando à crises de funcionamento dos sistemas de drenagem e às inundações, cada vez mais freqüentes, atingindo as áreas urbanas.
Com efeito, os sistemas clássicos de drenagem são centrados nos conceitos higienistas originários do Século XIX, quando se recomendava a rápida evacuação das águas pluviais do meio urbano por intermédio de condutos subterrâneos. Estas soluções clássicas, ainda largamente utilizadas no Brasil, tendem a amplificar os impactos da urbanização sobre os processos hidrológicos, para jusante. As conseqüências têm sido a obsolescência das redes de drenagem, o aumento na freqüência de inundações e a poluição dos corpos d’água, com repercussões econômicas, sociais, ambientais e políticas.
Muitas vezes estes problemas são tratados por intermédio da reconstrução de estruturas de drenagem, aumentando-se suas dimensões. O remodelamento do sistema, raramente adequado e definitivo, traduz-se em custos elevados, por vezes proibitivos, para as finanças públicas. De fato, há uma transferência para as finanças públicas de custos privados não internalizados na fase de urbanização. Ademais, este enfoque não apresenta características de sustentabilidade, uma vez que limita os usos presentes e futuros da água em meio urbano, de forma quase sempre irreversível, conforme descrito por Baptista e Nascimento (1996).
A partir dos anos 70, uma outra abordagem para tratar o problema tem sido desenvolvida sobretudo na Europa e na América do Norte. Trata-se do conceito de soluções alternativas de drenagem, que buscam compensar os efeitos da urbanização sobre os processos hidrológicos, com benefícios para a qualidade de vida e a preservação ambiental (Urbonas e Stahre, 1993) Dentre as soluções alternativas destacam-se os reservatórios de amortecimento de cheias, conhecidos como bacias de detenção, que figuram entre a primeiras e mais eficientes soluções compensatórias adotadas (STU, 1994).
BACIAS DE DETENÇÃO URBANAS – ALCANCE E LIMITAÇÕES
Os bacias de detenção figuram entre a primeiras soluções compensatórias adotadas no Brasil para reduzir os impactos da urbanização sobre o comportamento hidrológico das bacias hidrográficas. Seu emprego é anterior ao conceito de tecnologias alternativas, propriamente dito. Este enfoque, inicialmente de inspiração hidráulica, baseia-se na evidência dos efeitos da urbanização sobre os processos hidrológicos, ou seja, aumentos no volume de água disponível para escoamento superficial, na velocidade do escoamento superficial e na magnitude dos picos de cheia. Os reservatórios de amortecimento aparecem, assim, como uma solução compensatória aos efeitos da urbanização, na medida em que permitem a redistribuição temporal e a atenuação dos fluxos, ainda que não dos excedentes de volume. Nota-se a perfeita concordância de enfoques, essencialmente quantitativos ao identificar os efeitos e ao prescrever a solução compensatória.
Entretanto, ao enfoque puramente quantitativo da implantação de reservatórios em meio urbano associam-se limitações que muitas vezes podem conduzir ao descrédito e ao abandono desta solução (Nascimento e Baptista, 1998). A origem destas limitações encontra-se no próprio processo de urbanização que normalmente resulta em uma intensificação dos processos erosivos na bacia e na deterioração da qualidade das águas de escoamento. Por outro lado, estes reservatórios passam a integrar o espaço urbano e, portanto, a serem utilizados pela população como um equipamento para o lazer, de forma independente do fato de terem sido projetados e serem geridos para estes fins .
Estes diferentes aspectos são discutidos a seguir, efetuando-se um estudo de caso, a Lagoa da Pampulha, como referência.
ESTUDO DE CASO: A LAGOA DA PAMPULHA
A barragem da Pampulha, situada na região norte de Belo Horizonte, foi construída no final dos anos 50, com objetivos múltiplos, a saber, sanitário (abastecimento de água), laminação das cheias e paisagístico. De fato, o espelho d’água criado insere-se no mais importante conjunto paisagístico da cidade, constituindo-se em verdadeiro marco arquitetônico e urbanístico do Brasil. Por ocasião de sua inauguração apresentava um volume de reservação de 18 milhões de metros cúbicos e um espelho de água de 261 ha.
A bacia hidrográfica correspondente à lagoa da Pampulha apresenta uma área de drenagem de cerca de 95 km2, tendo sido observado, nos últimos anos, um intenso e desordenado processo de urbanização. Atualmente 54% da sua superfície já se encontra urbanizada, sendo que a cobertura vegetal nativa foi quase totalmente suprimida, persistindo, apenas residualmente, pequenas áreas verdes com vegetação arbórea, não ultrapassando 600 ha.
Os solos presentes na bacia da Pampulha são provenientes da decomposição de rochas granito-gnáissicas, apresentando uma baixa resistência ao intemperismo e, portanto, caracterizando-se pela grande susceptibilidade à erosão. Contribuindo para o agravamento dos processos erosivos soma-se o clima tropical de altitude reinante na área, com média anual de cerca de 1.500 mm, com forte concentração no período chuvoso e intensidades relativamente elevadas.
O assoreamento do reservatório e o impacto no amortecimento de cheias
Conforme descrito por Baptista et al (1995), o resultado da combinação dos diversos fatores citados materializa-se na ocorrência de diversos focos de erosão concentrada na bacia, observando-se o significativo crescimento das taxas de aporte de sedimentos ao reservatório e seu conseqüente assoreamento, conforme pode ser visto na figura 1.
A taxa de erosão natural na bacia, calculada em 75.000 m3/ano, foi avaliada em cerca de 380.000 m3/ano em 1989. O volume de reservação já foi reduzido de 18 para 10 milhões de metros cúbicos, apesar das intensas operações de dragagens efetuadas, movimentando 4,2 milhões de metros cúbicos. Persistindo a evolução deste quadro, projeta-se um volume remanescente da ordem de 6 milhões de metros cúbicos no ano 2007 e o assoreamento completo do reservatório para o ano de 2020.
Figura 1. Evolução do assoreamento na Lagoa da Pampulha (Adaptado de Baptista et al, 1995)
Visando a avaliação do risco hidrológico associado ao sistemas de macrodrenagem urbana situado a jusante da barragem, Baptista e Pinheiro (1997) estudaram a propagação no reservatório de diversos hidrogramas afluentes à Pampulha.
A análise efetuada, centrada nos hidrogramas correspondentes ao período de retorno de 100 anos, compatível com os valores usualmente adotados em sistemas de macrodrenagem urbana, permitiu a obtenção dos hidrogramas efluentes apresentados na figura 2, correspondente aos diferentes cenários de assoreamento do reservatório, incluindo-se projeções para 2007, tanto para a hipótese de manter-se a evolução do quadro atual como para a situação correspondente à implantação de um projeto de recuperação da bacia e da lagoa (Projeto Pampulha).
Assim, quanto às condições de laminação do reservatório, observa-se que sua capacidade de amortecimento já foi significativamente reduzida. Com efeito, em relação à cheia centenária, a capacidade de amortecimento original reduzia o pico de 64 %, ou seja, de 308 m3/s para cerca de 112 m3/s. Atualmente os valores de amortecimento são próximos de 49 %, chegando-se a vazões de pico efluentes de 151 m3/s. Este valor representa, portanto, uma vazão adicional no sistema de macrodrenagem de 39 m3/s. Para as cheias com períodos de retorno maiores estes acréscimos nas vazões seriam ainda mais acentuados.
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 T e m p o ( m i n ) 1 9 5 7 Q p = 1 1 2 1 9 8 4 Q p = 1 2 9 1 9 9 7 Q p = 1 5 1 2 0 0 7 Q p = 1 7 6 2 0 0 7 * Q p = 1 4 4 Q a f l = 3 0 8
Figura 2. Propagação do hidrograma de cheia de 100 anos na Lagoa da Pampulha para diferentes cenários (Extraído de Baptista e Pinheiro, 1997)
No que diz respeito às canalizações de jusante observa-se que, se elas comportariam as vazões efluentes centenárias nas condições iniciais do reservatório, no atual quadro de assoreamento apenas um pequeno trecho comporta a cheia centenária, e em 2007, todo o sistema de macrodrenagem a jusante estaria comprometido, em caso de não atuação no reservatório no sentido de reversão do quadro. A hipótese de assoreamento completo do reservatório conduziria a situações catastróficas a jusante da barragem, sobretudo por tratar-se de áreas predominantemente urbanizadas, apresentando ainda diversos equipamentos urbanos importantes, como o aeroportos e vias arteriais de tráfego.
A eutrofização e os impactos sanitários e ambientais
Além dos problemas de assoreamento, a lagoa da Pampulha encontra-se atualmente significativamente degradada, recebendo ainda o impacto do lançamento de esgotos sanitários e sofrendo os efeitos agudos da eutrofização.
A eutrofização consiste na fertilização excessiva do recursos hídrico, sendo devida, fundamentalmente, ao recebimento de águas residuárias domésticas e industriais. Com efeito, parte dos esgotos da bacia é lançada em canalizações interceptoras ou em fossas e sumidouros, sendo que, no entanto, a maior parcela é despejada em cursos d’água afluentes ao reservatório. Como conseqüência observa-se o intenso crescimento de plantas aquáticas (principalmente algas e macrófitas, com destaque para os aguapés – Eichornia crassipes). O desenvolvimento destas comunidades aquáticas é favorecido pela incidência de forte radiação solar ao longo de quase todo o ano, em particular em áreas tropicais (Sperling, 1996). A posterior morte destes organismos conduz à sedimentação da massa orgânica e à subsequente decomposição da matéria carbonácea, provocando o esgotamento do estoque de oxigênio dissolvido armazenado no fundo do corpo d’água. Como conseqüência ocorre a prevalência de condições de anaerobiose nas camadas profundas e a subseqüente geração de maus odores.
A evolução do processo de eutrofização conduziu à degradação tão acentuada das condições de qualidade da água do reservatório que inviabilizaram a sua utilização para abastecimento de água. De fato, na década de 1980 a captação e a ETA implantadas junto ao reservatório foram desativadas.
Ainda do ponto de vista sanitário foram estabelecidas no reservatório condições extremamente favoráveis ao desenvolvimento de insetos (como por exemplo mosquitos e pernilongos) e à proliferação de outros vetores de enfermidades de veiculação hídrica.
Finalmente, a conjugação dos aspectos de assoreamento e a proliferação dos aguapés vieram comprometer, de forma significativa, as funções urbanísticas e cênicas do complexo paisagístico da Lagoa da Pampulha.
Constata-se assim que a eutrofização é responsável por prejuízos à qualidade da água, enquanto que o assoreamento conduz a influências negativas no tocante à quantidade de água. Ambos os problemas prejudicam de forma flagrante a utilização do ambiente aquático da Lagoa da Pampulha.
Soluções aventadas para controle dos problemas
Para a recuperação da Lagoa da Pampulha torna-se necessário o combate efetivo aos processos de assoreamento e eutrofização e, conseqüentemente, aos impactos decorrentes anteriormente mencionados. Este combate pode ser feito através da adoção de medidas preventivas e corretivas, conforme descrito a seguir.
Inicialmente, no tocante ao assoreamento, dentre as técnicas e medidas preventivas destaca-se a questão do disciplinamento do uso e da ocupação do solo mediante o estabelecimento de diretrizes urbanísticas adequadas. Outro aspecto de fundamental importância consiste no controle dos focos de erosão concentrada. Com relação às técnicas corretivas, a mais aparente seria, sem dúvida, a dragagem dos sedimentos. Entretanto, as operações de dragagem apresentam problemas ligados aos seus custos elevados, bem como ao impacto decorrente da movimentação de grandes volumes de terra. Também causa preocupação a possibilidade da dragagem provocar uma remobilização de metais pesados associados ao sedimento, com a conseqüente solubilização destes compostos em condições de baixos teores de pH na região profunda, como é o caso da Lagoa da Pampulha. Existe em estudo uma alternativa de condução dos sedimentos por via hídrica, através de tubulações submersas, até locais adequados de bota-fora, a jusante da barragem. Evidentemente esta solução não resolveria os problemas dos metais pesados, que seriam lançados para jusante ou permaneceriam no lago. No que diz respeito à eutrofização, a solução da questão passa, forçosamente, pela adequada interceptação dos esgotos sanitários, evitando seu lançamento no reservatório. Quanto à recuperação da qualidade das águas, pode-se pensar na adoção de técnicas de aeração da coluna d’água mediante injeção de ar comprimido. Este processo tem sido empregado com sucesso em várias partes do mundo com o objetivo de restaurar a qualidade da água em ambientes aquáticos lênticos (lagos e represas). Ela apresenta grande eficácia, embora aliada a altos custos operacionais.
Assim, fica evidente que a implantação de diversas das diversas soluções aventadas, muitas delas com caráter apenas paliativo, implica, certamente, em ônus significativos para a municipalidade.
Como foi visto ao longo deste trabalho, a utilização da técnica de bacias de detenção pode desempenhar um papel importante no contexto do ambiente urbano.
Com efeito, como estruturas de amortecimento de cheias, elas contribuem, efetivamente, para minorar os efeitos da urbanização sobre os processos hidrológicos, contribuindo para reduzir as dimensões e os custos de implantação de canalizações de macrodrenagem pluvial. Ainda, a técnica pode evitar a intervenção em sistemas de macrodrenagem existentes, quando estes, em decorrência da urbanização, tornam-se insuficientes.
Como estruturas de detenção elas facilitam a redução de poluentes por decantação de matéria sólida e, no caso de se dispor de um espelho d’água permanente, também pela ação dos organismos que aí se desenvolvem.
Como equipamento urbano, as bacias de detenção, podem valorizar as condições cênicas do espaço, criando ainda diversas oportunidades de lazer, ativo e passivo.
Ainda, de acordo com análise procedida por Nascimento e Baptista (1998), evidencia-se a necessidade de um enfoque ampliado no emprego das bacias de detenção, decorrente de duas vertentes:
• Os problemas de poluição, assoreamento por lixo e sedimentos, e aqueles decorrentes de seu uso indevido, pela população, demonstram a inviabilidade técnica e operacional de reservatórios concebidos apenas com a finalidade de amortecimento;
• Observa-se uma maior demanda pela melhoria na qualidade ambiental em meio urbano. Esta demanda manifesta-se ainda de maneira tímida, no Brasil, no tocante à qualidade dos corpos d’água em meio urbano, mas pode-se prever que tenderá a se intensificar.
De acordo com esta diversidade de questões e enfoques que se apresentam, decorre um acréscimo significativo da complexidade para a concepção, o dimensionamento e a gestão de bacias de detenção, tornando claro que estas tarefas exigem a formação de equipes multidisciplinares, capazes de uma visão integrada, abrangendo os aspectos urbanísticos, hidrológicos e ambientais da questão, objetivando a adequada inserção ambiental desta solução técnica (Nascimento e Baptista, 1998).
Um quadro sintético dos critérios a serem levados em conta no projeto de uma bacia detenção urbana pode ser visto no Quadro 1, apresentado a seguir.
Quadro 1. Critérios para projeto de bacias detenção urbanas (Adaptado de Nascimento et al, 1998)
Critério Elementos de análise
primária vazão de pico, forma do hidrograma, características de reservação e descarga
Funcional
secundária área e perímetro do reservatório, controle do assoreamento, acessos
proteção ambiental qualidade da água, ecologia aquática, controle de insetos Ambiental
urbanismo inserção paisagística, equipamentos de lazer, convivência, acesso de veículos e pedestres, estacionamento
Construtivo praça de trabalho, acessos, disponibilidade de materiais e mão de obra
Operacional Inspeção e manutenção do reservatório e das estruturas hidráulicas, remoção de sedimentos e lixo, manutenção dos equipamentos urbanos
Legal regulamentação de uso como equipamento urbano, regulamentação quantitativa e qualitativa das águas afluentes
Muitos pontos citados no Quadro 1 apresentam-se como de difícil equacionamento, haja visto a inexistência de estudos sistemáticos, a posteriori, das experiências sobre o uso desta técnica. Além disto, os aspectos hidrológicos e ambientais em áreas urbanas, sobretudo em ambiente tropical, são pouco conhecidos, em virtude do monitoramento insuficiente das variáveis envolvidas.
Assim, torna-se cada vez mais importante o estabelecimento de programas que possam efetivamente suprir esta ausência de informações, pois a adoção de critérios inadequados de dimensionamento acarreta um elevado risco de insucesso no emprego das bacias de detenção, podendo resultar no descrédito da solução e na persistência dos problemas de drenagem e de poluição urbanas.
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