MINISTÉRIO DA DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
1º TEN GERALDO JOSÉ GRIMALDI FERREIRA MARIO DE MELLO FIGUEIREDO NETO
CONTROLE DE INUNDAÇÕES URBANAS
Rio de Janeiro
2018
1
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
1º TEN GERALDO JOSÉ GRIMALDI FERREIRA MARIO DE MELLO FIGUEIREDO NETO
CONTROLE DE INUNDAÇÕES URBANAS
Relatório de Projeto de Final de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia de Fortificação e Construção do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para aprovação na referida disciplina.
Orientadores: Prof. José Carlos Cesar Amorim, D.Sc.
Prof. Igor da Silva Rocha Paz, D. Sc.
Rio de Janeiro
2018
2 c2018
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha Rio de Janeiro – RJ CEP: 22290-270
Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá incluí- lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer forma de arquivamento.
É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações, desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica completa.
Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do(s) autor(es) e do(s) orientador(es).
624 Ferreira, Geraldo José Grimaldi
F383c Controle de inundações urbanas / Geraldo José Grimaldi Ferreira; Mario de Mello Figueiredo Neto; orientados por José Carlos Cesar Amorim; Igor da Silva Rocha Paz – Rio de Janeiro:
Instituto Militar de Engenharia, 2018.
96p. : il.
Projeto de Fim de Curso (PFC) – Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, 2018.
1. Curso de Engenharia de Fortificação e Construção – Projeto de Fim de Curso. 2. Pavimento permeável. 3. Inundação. I.
Figueiredo Neto, Mario de Mello. II. Amorim, José Carlos Cesar.
III. Paz, Igor da Silva Rocha. III. Instituto Militar de Engenharia. IV.
Título.
4 SUMÁRIO
LISTA DE ILUSTRAÇÕES... 7
LISTA DE TABELAS... 9
RESUMO... 10
ABSTRACT... 11
1 INTRODUÇÃO ... 12
2 CONTEXTUALIZAÇÃO... 13
2.1 Inundações Urbanas... 13
2.2 Principais Causas... 13
2.3 Principais Consequências... 14
2.4 Análise da Ação do Homem... 15
2.4.1 Inundações... 15
2.4.2 Qualidade da Água... 17
2.5 Desafios para as Cidades... 18
3 SOLUÇÕES PARA O PROBLEMA DAS INUNDAÇÕES URBANAS... 20 3.1 Sistemas de Drenagem Sustentáveis... 21
3.2 Classificação das Soluções... 23
3.3 Principais Soluções... 25
3.3.1 Controle da Fonte (e Captação de Água)... 25
3.3.1.1 Pavimentos Permeáveis... 25
3.3.1.2 Telhado Verde... 27
3.3.1.3 Captação de Água da Chuva... 29
3.3.2 Infiltração... 30
3.3.2.1 Bacias de Infiltração e Retenção... 30
3.3.2.2 Planos e Valas de Infiltração... 31
5
3.3.3 Detenção... 33
3.3.3.1 Bacias de Detenção... 33
3.3.4 Outras Soluções... 34
3.3.4.1 Saneamento Básico... 34
3.3.4.2 Recuperação de Margens... 35
4 DETALHAMENTO... 37
4.1 Pavimentos Permeáveis... 37
4.1.1 Descrição... 37
4.1.2 Vantagens e Desvantagens... 40
4.1.3 Aplicações... 41
4.1.4 Funcionamento e Performance... 45
4.1.5 Critérios de Projeto... 50
4.1.6 Dimensionamento... 58
4.1.6.1 Dimensionamento Estrutural... 58
4.1.6.2 Dimensionamento Hidráulico... 59
4.1.7 Manutenção... 62
4.1.8 Custos... 63
4.2 Canais e Bacias de Infiltração... 65
4.2.1 Descrição... 65
4.2.2 Vantagens e Desvantagens... 67
4.2.3 Aplicações... 67
4.2.4 Funcionamento e Performance... 69
4.2.5 Critérios de Projeto... 71
4.2.6 Dimensionamento... 73
4.2.7 Manutenção... 74
4.2.8 Custos... 75
4.3 Telhado Verde... 75
4.3.1 Definição... 75
4.3.2 Vantagens... 78
4.3.3 Desvantagens... 79
4.3.4 Impacto no Escoamento... 79
6
4.4 Bacias de Detenção... 80
4.4.1 Definição... 80
4.4.2 Bacias a Céu Aberto... 80
4.4.3 Bacias Subterrâneas... 82
4.4.4 Vantagens... 84
4.4.5 Desvantagens... 84
4.4.6 Impacto no Escoamento... 85
4.4.7 Custos... 86
5 CONCLUSÕES... 90
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 92
7
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIG. 2.1 Estragos por desastres naturais no século 20... 14
FIG. 3.1 Trem de gerenciamento de drenagem de superfície... 22
FIG. 3.2 Esquema dos tipos de soluções por assunto... 24
FIG. 3.3 FIG. 3.3 Influência da urbanização na infiltração... 26
FIG. 3.4 Processo de retenção de poluentes………. 26
FIG. 3.5 Telhado verde... 27
FIG. 3.6 Componentes do telhado verde... 28
FIG. 3.7 Solução integrada: telhado verde e captação da água da chuva... 29
FIG. 3.8 Exemplo de Bacia de Retenção... 31
FIG. 3.9 Exemplo de vala de infiltração... 32
FIG. 3.10 Exemplo de plano de infiltração... 32
FIG. 3.11 Piscinão da Praça da Bandeira... 33
FIG. 3.12 Evolução da cobertura de água e esgoto no país... 35
FIG. 4.1 Seção Típica de Pavimento Permeável... 38
FIG. 4.2 Paimento de Blocos de Concreto Intertravados Permeável... 38
FIG. 4.3 Esquema da Seção de Diferentes Tipos de Pavimentos Permeáveis... 39
FIG. 4.4 Classificação pelo tipo de infiltração... 40
FIG. 4.5 Diferença entre pavimento convencional e o permeável... 41
FIG. 4.6 Aplicação de pavimento permeável juntamente com outros dispositivos………... 44
FIG. 4.7 Captação de água da chuva por meio de pavimentos permeáveis 45 FIG. 4.8 Esquema de pavimento permeável……….. 46
FIG. 4.9 Relação entre volume de vazios, resistência e permeabilidade em concreto permeável... 47
FIG. 4.10 Comparação da Eficiência de pavimentos em simulações de chuva... 49
FIG. 4.11 Resultados das simulações de chuva para diferentes pavimentos 50 FIG. 4.12 Armazenamento em terrenos inclinados………. 52
FIG. 4.13 Solução para terrenos inclinados... 53
8
FIG. 4.14 Excesso de água... 57
FIG. 4.15 Detalhamento de dreno de sobrecarga... 57
FIG. 4.16 Dimensionamento camada de base... 60
FIG. 4.17 Permeabilidade e Manutenção... 63
FIG. 4.18 Aspiração a vácuo... 63
FIG. 4.19 Seção transversal do canal de infiltração... 66
FIG. 4.20 Canal de Infiltração com barragens de regularização... 68
FIG. 4.21 Aplicação de canais de infiltração ao lado de ruas... 68
FIG. 4.22 Funcionamento Canal de Infiltração... 70
FIG. 4.23 Funcionamento Bacia de Infiltração... 71
FIG. 4.24 Telhado Verde de aplicação contínua... 76
FIG. 4.25 Telhado Verde de módulos pré-elaborados... 77
FIG. 4.26 Módulo pré-elaborado alveolar... 77
FIG. 4.27 Cobertura aérea... 78
FIG. 4.28 Telhado verde implementado em grande escala... 80
FIG. 4.29 Bacia de detenção com taludes em forma de arquibancada... 81
FIG. 4.30 Bacia de detenção que serve como área de lazer... 82
FIG. 4.31 Bacia Subterrânea sob quadra esportiva... 83
FIG. 4.32 Interior de uma bacia subterrânea... 83
FIG. 4.33 Hietograma para chuva de projeto com tempo de retorno de 25 anos... 85
FIG. 4.34 Hietograma para chuva de projeto com tempo de retorno de 100 anos... 85
FIG. 4.35 Custos dos reservatórios de detenção... 86
FIG. 4.36 Custo atualizado da implantação dos reservatórios de detenção.. 87
FIG. 4.37 Valor de mercado para o m² de lotes urbanos... 87
FIG. 4.38 Custo estimado das áreas de implantação dos reservatórios... 88
FIG. 4.39 Custo total de implantação dos reservatórios de detenção... 88
FIG. 4.40 Relação custo/eficiência dos reservatórios... 99
9
LISTA DE TABELAS
TAB. 2.1 Sensibilidade dos impactos climáticos... 17
TAB. 4.1 Aplicações de Pavimentos Permeáveis... 43
TAB. 4.2 Categorias de Uso de Pavimentos Permeáveis... 43
TAB. 4.3 Propriedades pavimentos permeáveis... 47
TAB. 4.4 Interceptação de Chuva... 48
TAB. 4.5 Eficiência na Remoção de poluentes (% em massa)... 48
TAB. 4.6 Funções de Pavimentos Permeáveis... 48
TAB. 4.7 Performance Hidrológica para 12 eventos de chuva em 2006... 49
TAB. 4.8 Especificação para o material de sub-base e ou base... 54
TAB. 4.9 Distribuição Granulométrica recomendada para o material de sub-base e ou base... 55
TAB. 4.10 Especificação para o material de assentamento... 55
TAB. 4.11 Granulometria Recomendada para o material de assentamento.. 55
TAB. 4.12 Resistência Mecânica... 56
TAB. 4.13 Custos Totais Pavimentos Permeáveis contra Asfalto Convencional... 65
TAB. 4.14 Redução de Runoff bacias e canais de infiltração... 70
10 RESUMO
O objetivo desse trabalho é estudar sistemas de drenagem no que diz respeito ao problema das inundações urbanas. Esses desastres naturais são responsáveis por provocar danos econômicos, ambientais e sociais graves, e representam um importante desafio para o desenvolvimento das cidades.
Nesse trabalho comentaremos os problemas causados pelas enchentes provocadas pelas chuvas intensas e concentradas, analisando as causas que levam à sua ocorrência, especialmente relacionadas à ação do homem sobre o ambiente e sobre o ciclo hidrológico.
Também faremos uma discussão a respeito das abordagens desses problemas, expondo soluções e métodos de trabalho presentes na literatura, comentando sobre a importância do planejamento em todos os níveis do sistema de drenagem urbano.
Ao final, detalharemos algumas dessas soluções, comentando as suas
aplicações, seus benefícios, seus problemas, considerações de projeto, analisando a
viabilidade de tais métodos.
11 ABSTRACT
The aim of this paper is to study urban drainage systems, concerning the growing problem of urban floodings. These natural disasters are responsible for severe economical, ambiental and social damages, representing a far-reaching challenge for urban development.
In the present paper, we will discuss the problems produced by heavy and concentrated rain, analyzing the diverse causes and reasons that lead to its occurrence, specially the ones related to anthropic actions over the environment and the hydrological cycle.
Furthermore, it will be discussed the different approaches for accessing these problems, exploring frameworks and solutions from the literature, comenting the importance of planning in every level of the urban drainage system.
In the end, we will detail some of these solutions, discussing theis applications,
benefits, concearns, design considerations, analysing the viability of such methods.
12 1. INTRODUÇÃO
As inundações urbanas representam um grande desafio para as cidades na atualidade. Elas afetam indivíduos, negócios e comunidades, geram diversos danos sociais e econômicos.
Há uma necessidade de buscar um crescimento sustentável das cidades, procurado adotar medidas que solucionem os variados problemas que surgem com a expansão da urbanização e da atividade humana.
Em virtude disso, o conceito de gerenciamento de cheias torna-se um aspecto fundamental para conseguir evitar ou amenizar os prejuízos decorrentes desse fenômeno.
A problemática das inundações urbanas tem se tornado um assunto cada vez mais importante, não só por causa da dimensão dos danos sociais e econômicos, como também pela preocupação com o agravamento do problema em decorrência da expansão da atividade humana.
Nesse contexto, torna-se de grande importância analisar todas as etapas do gerenciamento de cheias urbanas. Inicialmente é necessário entender o que são as inundações urbanas, suas principais causas e consequências na sociedade.
Depois disso, deve-se delinear o impacto da ação do homem e, principalmente, como será o impacto no futuro, tentado antecipar os variados desafios que as cidades deverão enfrentar.
Finalmente, devem ser criadas diretrizes para combater cada um dos problemas encontrados, buscando soluções que consigam atender às variadas necessidades que a sociedade urbana possa ter.
Tendo em vista esses aspectos, começaremos contextualizando o cenário das inundações urbanas, buscando discutir quais são as principais causas e consequências, bem como os principais desafios que irão surgir.
Depois relacionaremos algumas das soluções que vem sendo estudadas pelo
mundo, e que representam os principais meios de se combater o problema das cheias
urbanas.
13 2. CONTEXTUALIZAÇÃO
Para entender o gerenciamento de cheias urbanas, é preciso antes entender o que são as inundações urbanas e como se classificam. Nesse trabalho nos focaremos nas inundações provocadas pelas chuvas intensas.
2.1 INUNDAÇÕES URBANAS
Existem diversas definições para inundações urbanas na literatura. Podemos definir como sendo uma condição em que a água não consegue entrar no sistema de drenagem e permanece na superfície, podendo ser transbordamento da calha normal de rios, mares, lagos ou acumulação da água devido à drenagem insuficiente ou ineficiente.
Segundo o relatório da Bath & North East Somerset Council (BATHNES, 2015) podemos separá-las em três tipos principais:
- Inundação por escoamento superficial: também chamada de inundação relâmpago, é causada principalmente pela precipitação de água da chuva (inundação pluvial) ou neve que escoa superficialmente pelo chão, alagando nas áreas mais baixas.
- Inundação por água subterrânea, que ocorre quando o nível da água dos lençóis freáticos aumenta o suficiente para atingir o nível do chão. Esse tipo de cheia é ocasionada após episódios de chuvas muito intensas ou prolongadas, manifestando-se um longo período após os mesmos devido à resposta lenta do lençol.
- Inundação de rios, ou inundação fluvial, acontece quando o volume de água torna-se superior ao suportado pela calha natural do rio, promovendo o transbordamento das margens.
2.2 PRINCIPAIS CAUSAS
O principal motivo associado a esse fenômeno e que será explorado com mais aprofundamento nesse trabalho são as chuvas intensas e concentradas, que criam picos de vazão que não conseguem ser drenados pela infraestrutura de drenagem.
Esse fator é levado em conta a partir do conceito de chuva para um determinado
14
período de tempo de recorrência – normalmente 100 anos - e é um dos mais afetados pelas mudanças climáticas.
Alguns dos outros motivos que provocam inundações segundo LIEMEI NIE (2004) são: tempestades tropicais, derretimento de neve e gelo, ruptura de barragens, deslizamentos de terra e capacidade insuficiente de transporte e armazenamento.
Outras importantes causas estão relacionadas à ação do homem, tanto em relação às mudanças climáticas quanto às ações diretas sobre o ciclo da água.
Podemos sumarizar essas ações em: impermeabilização dos solos, mudança da calha natural dos rios, falta de sanemaneto básico, drenagem insuficiente, ocupação irrelugar das margens de rios, dentre outros. Mais à frente iremos entrar em mais detalhes nos impactos das ações do homem e nos desafios que eles representam para as cidades do futuro.
2.3 PRINCIPAIS CONSEQUÊNCIAS
Inúmeras são as consequências das inundações, sendo uma das principais causadoras de mortes e perdas econômicas dentre os principais tipos de desastres naturais. Na FIG. 2.1 abaixo, podem ser vistos os estragos relativos de diferentes tipos de desastres naturais.
FIG. 2.1 Estragos por desastres naturais no século 20 (Miller, 1997; Wang, Jiang, et.al, 2000; Jian, Wang e King, 2002 citado por Nie, Linmei, 2004)
15
Inicialmente podemos citar prejuízos econômicos diversos. As inundações promovem perdas materiais tanto de indivíduos quanto de negócios. Além disso são responsáveis por atrasar o fluxo de pessoas e mercadorias, o que também gera prejuízo econômico. Podemos citar ainda os estragos que muitas vezes são decorrentes dessas inundações e que necessitam de obras de reparação, que por si também criam transtornos – e mais prejuízos – à sociedade.
Segundo HALL et al. (2005), citado por JAMES D. MILLER et al. (2017), a inundação de áreas urbanas FIG.m dentre os maiores desafios à segurança das pessoas e ao crescimento econômico sustentável com prejuízos anuais estimados em mais de quatro bilhões de reais no Reino Unido.
Já segundo o relatório Foresight Future Flooding: Exective Summary (2017), o número de propriedades no Reino Unido em risco ultrapassa os milhões, estimando que os custos totais, diretos e indiretos, girem em torno de dez bilhões de reais.
Estima-se que os prejuízos causados por desastres naturais sejam da ordem de centenas de bilhões de reais no mundo todo, sendo grande parte devido às inundações.
Também existem os prejuízos sociais, que são relacionados primeiramente a ferimentos e mortes de indivíduos, bem como ao transtorno que causam à sociedade, tais como disrupções nos serviços públicos, como hospitais, escolas, transportes, entre outros.
Finalmente, pode-se ainda mencionar os prejuízos à saúde decorrentes da exposição de pessoas às águas poluídas, que podem causar diversos tipos de doenças graves.
2.4 ANÁLISE DA AÇÃO DO HOMEM
2.4.1 INUNDAÇÕES
Conforme discutido anteriormente, a ação do homem é uma das principais causadoras das inundações urbanas.
É fundamental, dessa forma, que se procure entender a dinâmica da ação
antrópica sobre o ciclo da água e o que isso representa para o futuro das cidades.
16
Segundo o relatório Foresight Future Flooding: Exective Summary (2017), os principais aspectos que influenciarão o risco no futuro são as mudanças climáticas, urbanização, regulações ambientais, gerenciamento das terras rurais, crescimento da riqueza das nações e os impactos sociais.
Para o escopo desse trabalho, podemos sintetizar os impactos do homem em dois aspectos principais: urbanização e mudanças climáticas.
No caso do Reino Unido, por exemplo, OFWAT (2011) citado por JAMES D.
MILLER et al. (2017) comenta que a densificação urbana e drenagem inadequas são os principais motivadores de inundações pluviais e de esgoto.
A urbanização é responsável pela alteração do ciclo da água por meio da eliminação da cobertura vegetal, impermeabilização dos solos, construção de aterros, mudança da calha natural dos rios, ocupação das margens dos rios, formação de ilhas de calor, dentre outras.
Os centros urbanos atuais são majoritariamente impermeabilizados e com grandes coeficientes de run-off, fazendo com que o acúmulo de água seja muito rápido e que a infra-estrutura de drenagem não consiga escoar toda a água.
Além disso, a presença excessiva de materiais como o concreto aumenta a absorção de calor, o que gera o fenômeno chamado de ilhas de calor. Essas ilhas de calor promovem a ocorrência de chuvas fortes e concentradas sobre os centros urbanos, muitas vezes não permitindo que haja chuva suficiente nos pontos de abastecimento das nascentes.
Uma das principais considerações a se fazer é que as construções normalmente possuem longos períodos de vida e que o ambiente de construção é relativamente inerte, o que dificulta a adoção de medidas de aproveitamento da terra.
Dessa forma, o mal planejamento das cidades criou graves problemas estruturais que levariam décadas para serem corrigidos, tornando vital a procura por soluções que consigam mitigar os riscos de inundações nos centros urbanos.
Quanto às variações climáticas, o efeito dessas sobre o aumento da quantidade de chuvas ainda é muito discutido. Ao mesmo tempo, diversos pesquisadores apontam para a necessidade de acessar a previsão da intensidade de chuva de 1 hora para cada região, apontando para uma maior intensificação desses eventos, o que poderia provocar um aumento de 10 a 20% no volume de escoamento (JAMES D.
MILLER et al. 2017).
17
Na TAB. 2.1 a seguir apresentamos a sensibilidade do nível de chuvas e rios às mudanças climáticas. Esses dados são do National Planning Policy Framework Techincal Guidence e foram retirados do relatório da BATHNES (2015).
TAB. 2.1 Sensibilidade dos impactos climáticos
Período de vida útil de desenvolvimento
Parâmetro 1990 – 2025 2025 – 2055 2055 – 2085 2085 – 2115 Pico de vazão
de rio +10% +20% +20% +20%
Pico da intensidade de
chuva intensa
+5% +10% +20% +30%
adaptado de BATHNES 2015, retirado do National Planning Policy Framework Techincal Guidance
Faz-se necessário assim buscar entender os efeitos específicos de cada região no regime de chuvas horário, além de expandir os estudos na área de previsão e modelagem de chuvas.
2.4.2 QUALIDADE DA ÁGUA
Outro importante fator a ser considerado é a alteração da qualidade da água.
O processo de urbanização degrada a qualidade da água principalmente por três motivos: a descarga de poluentes em fontes pontuais e a mobilização de poluentes provenientes de fontes difusas; a alteração do escoamento superficial; e mudanças na temperatura dos cursos d’água recebidos. Cada um dos fatores citados é afetado pela forma como ocorre a urbanização e o gerenciamento das potenciais descargas de poluentes. Uma ênfase adicional deve ser dada ao recebimento de novos cursos d’água provenientes de alterações do clima, por alterações nas chuvas e na temperatura, e de mudanças nas propriedades biofísicas.
Apesar do avanço no tratamento de águas residuais, a maior parte da carga de
fósforo (P) é atribuída a fontes domésticas e industriais, com as descargas de
efluentes correspondendo a uma parcela significativa do carregamento anual de
fósforo em uma bacia urbana típica. Cargas de nitrogênio, com uma proporção maior
18
em fontes agrícolas, são influenciadas, principalmente, por fluxos de efluentes tratados em períodos secos.
A poluição urbana difusa é gerada pela mobilização de sedimentos poluídos acumulados durante eventos de uma primeira decarga e de períodos prolongados. A poluição difusa pode ser proveniente de uma variedade de fontes, incluindo escoamento residencial, escoamento comercial ou industrial, construções, emissões veiculares e vazamento de tubulações de esgoto, entre outros. Destes, as construções e o escoamento residencial são as principais fontes de sedimento, enquanto as desconexões são mais relevantes para o fósforo e para o amônio (NH
4), e os fertilizantes para a carga de nitrato (NO
3). A entrega de poluentes difusos aos cursos d’água é diretamente influenciada pela presença de infraestrutura de gerenciamento de águas pluviais, como lagoas de retenção, que diminuem a entrega de sedimentos, nutrientes e carbono orgânico dissolvido.
Apesar de existirem projeções do crescimento populacional, elas não foram levadas em consideração em avaliações dos impactos do carregamento de poluentes urbanos. Além da população, existe também uma ameaça crescente de substâncias não controladas, como nanopartículas e estrogênios esteróides, que causam danos ainda desconhecidos ao ambiente, não são amostradas rotineiramente e, em muitos casos, estão se tornando mais prolíficas na utilização.
2.5 DESAFIOS PARA AS CIDADES
Tendo em vista os diversos problemas que o processo de urbanização gera, é fundamental buscar soluções para o desenvolvimento sustentável das cidades. Esse conjunto de soluções fazem parte do Gerenciamento de Inundações. Para LIEMEI NIE (2004), os objetivos do gerenciamento das inundações são: proteção dos seres humanos, propriedades materiais, negócios e atividades sociais.
O conceito de desenvolvimento sustentável é recente e tem-se tornado um dos focos dos países na busca do progresso social.
Um dos maiores desafios que temos pela frente é o contínuo aumento da
população, aliado com um deslocamento cada vez maior dessa para o meio urbano.
19
No Brasil, por exemplo, de acordo com o IBGE, a população urbana é de 76%, número que é inferior ao de países desenvolvidos. Há uma tendência que haja migração para o meio urbano.
No nosso caso, isso se caracteriza como um desafio ainda maior, haja visto que nossas metrópoles estão cada vez mais infladas e com menos espaço para crescer, favorecendo a ocupação irregular e desordenada.
Se não houver planejamento, o crescimento desorganizado e caótico representará problemas crescentes e prejuízos cada vez maiores.
Os grandes centros urbanos hoje têm o difícil problema de conseguir aumentar o número de habitantes de forma sustentável, preservando o bem estar social e ambiental.
A seguir delinearemos as principais medidas que vem sendo estudadas como soluções para o problema das inundações em face dos crescentes desafios que as grandes cidades vem apresentando.
Será necessário não só um aprofundamento técnico, como também a busca
por políticas públicas que consigam minimizar os problemas decorrentes de
inundações.
20
3. SOLUÇÕES PARA O PROBLEMA DAS INUNDAÇÕES URBANAS
Nas últimas décadas, o foco das políticas de combate a inundações era o de medidas diretas para controlar o volume das cheias. Entretanto, o agravamento do problema, aliado com os enormes efeitos atrelados a ele, levam a uma necessidade de reformulação dos métodos de trabalho. É nessa necessidade que surge o gerenciamento de inundações, que busca entender e propor soluções para todo o conjunto de elementos que estão ligados à drenagem urbana, em todas as suas fases.
Segundo o livro Nature-based Solutions to Climate Change Adaptation in Urban Areas da Springer Open (2017), as soluções tradicionais objetivavam apenas a lidar com a água de escoamento no terreno urbano, a que ele se refere de infrestruras
“cinzas”. Mas ele argumenta que essas soluções não conseguem acompanhar o ritmo da urbanização e do agravamento da intensidade das chuvas devido às mudanças climáticas e impermeabilização dos solos. Ele também comenta o problema da poluição da água. Para os autores, a solução se encontra em medidas “verdes”, através dos sistemas de drenagem urbanos sustentáveis, que iremos definir à frente.
Dentro do gerenciamento de inundações, podemos separar o processo do gerecimanento em três fases principais: prevenção, planejamento para a inundação e resposta.
Nesse trabalho focaremos na fase de prevenção. Os principais objetivos nessa fase, de acordo com o relatório da BATHNES (2015), são: expandir o conhecimento sobre o risco local de inundação, promover a conscientização da comunidade, gerenciar o risco por meio de investimentos e prevenir situações inapropriadas que possam aumentá-lo.
Dentro da expansão do conhecimento sobre o risco local de inundação, fazemos uma importante observação sobre a necessidade de estudos em escala regional que procurem acessar problemas específicos.
Esses objetivos, por sua vez, englobam diversas medidas práticas. O avanço
do conhecimento abrange todas as áreas do ciclo hidrológico: a previsão das chuvas
intensas para uma determinada região, o tempo de concentração e volume das
cheias, estudo das soluções hidráulicas e hidrológicas, pesquisa dos efeitos e das
medidas de mitigação dos mesmos.
21
Já a conscientização da comunidade procura alertar à sociedade a respeito dos riscos, bem como às ações que cada indívuo pode tomar para ajudar a sociedade como um todo.
Para atingir esses objetivos, traçamos aqui algumas soluções.
Começaremos falando da classificação delas e depois caracterizaremos cada uma, buscando apontar vantagens e desvantagens.
Mas, antes disso, introduziremos o conceito de sistema sustentável de drenagem – SUDS (do inglês, susteinable drainage system).
3.1 SISTEMAS DE DRENAGEM SUSTENTÁVEIS
Para o Cambridge Design and Adoption Guide, esse sistema é hoje o preferido para acessar o problema da drenagem urbana. Ele consiste em levar em conta não só a quantidade de água (que era o principal objetivo dos antigos sistemas de drenagem), mas também a qualidade de água, a biodiversidade e a criação de ambientes mais agradáveis.
Para o Cambridge Design and Adoption Guide, o propósito principal do SUDS é imitar a drenagem natural local que havia antes da ocupação do terreno. Isso seria atingido a partir da captura da água da chuva, fazendo com que a maior parte evapore ou infiltre no solo, e então direcionar a água ao curso d’água no mesmo fluxo que existia antes da ocupação.
Segundo a Interpave, os princípios do SUDS são:
- Quantidade de água: controlar a quantidade de água escoada, gerenciando o risco de inundações e mantendo o ciclo natural da água.
- Qualidade da água: prevenir a poluição.
- Amenidade: criar e sustentar ambientes mais agradáveis para as pessoas
De acordo com o manual da CREW (2012), os objetivos dos SUDS são
alcançados a partir da atenuação e infiltração da água, o que é alcançado por meio
de um trem de gerenciamento de dispositivos, conforme a FIG. 3.1.
22
FIG. 3.1 Trem de gerenciamento de drenagem de superfície (CIRIA 1999)
Esses dispositivos são classificados em alguns grupos: retenção, infiltração, áreas úmidas, filtração, detenção, canais e controle de fonte.
Ainda de acordo com esse manual, existem quatro formas principais de controle do run-off, no contexto dos SUDS:
a) Retenção: o fluxo de água não é passado à frente no trem de gerenciamento, sendo encaminhado para os corpos d’água naturais. Para isso, é necessário que a qualidade da água seja assegurada, impedindo que poluentes alcancem os rios e reservatórios subterrâneos. Esses dispositivos estão ligados com a capacidade de infiltração da água e, portanto, tem a eficiência diminuída quando saturados ou parcialmente saturados (por exemplo quando houve precipitação recente).
b) Detenção: envolve o armazenamento da água num reservatório, o que diminui o fluxo de água escoando superficialmente por um determinado período.
Esses dispositivos podem ter meios de infiltrar ou evaporar parte dessa água, aumentando a capacidade de reservação.
c) Transporte: é o transporte do fluxo de água a partir de sua origem, podendo
ser usado para conectar diferentes dispositivos dentro da cadeia do sistema de
23
drenagem. Além disso, pode estar associado a um meio de infiltração durante o transporte, o que diminui o volume transportado, ou seja, aumenta a sua capacidade.
d) Captação da água: captura e uso da água diretamente da fonte. A diferença para a detenção é que a água é utilizada para algum fim na própria fonte. De qualquer forma, essa água depois retornará ao sistema de drenagem. Para exemplificar isso, tomemos os dispositivos para reuso da água da chuva. Essa água é reservada em caixas d’água (detenção) para serem utilizadas posteriormente (jardins e vasos sanitários), e ao serem utilizadas voltam a entrar no sistema de drenagem (por meio de entradas para o sistema de esgoto ou de drenagem da água da chuva).
3.2 CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES
Podemos classificar as soluções para as cheias urbanas de diversas maneiras.
Falaremos de algumas delas.
a) Quanto ao ramo do conhecimento:
- Hidráulicas: são aquelas que alteram as características do sistema de drenagem em si, buscando principalmente aumentar a vazão de água escoada e manter a integridade e segurança do sistema como um todo. É válido ressaltar aqui que o aumento da velocidade de água pode provocar erosão e aumentar as cargas no sistema. Em virtude disso, tornam-se necessárias também medidas que visem a garantir a segurança de toda a infraestrutura da macro drenagem.
- Hidrológicas: são aquelas que alteram o volume de água que chega até o sistema de drenagem no tempo. As principais medidas aqui estão relacionadas ao retardamento da chegada dessa água aos pontos críticos do sistema.
- Ecológicas: englobam as soluções que visam a recuperar o ambiente natural, bem como aquelas que têm por objetivo a minimização das mudanças climáticas.
- Conscientização: são todas as medidas de conscientização da população sobre os problemas das inundações e de ações práticas que podem ser tomadas (ações que se encaixam em alguma das outras categorias).
- Urbanização: são aquelas que procuram encontrar soluções para o
planejamento urbano, buscando integrar os aspectos econômicos e sociais.
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- Legais: são políticas públicas que visam a regular as atividades das pessoas e empresas, objetivando atingir padrões pré-estabelecidos de qualidade.
b) O Relatório da BATHNES (2015) aponta que o gerenciamento do risco de inundações pode ser dividido nos seguintes assuntos:
- Investigações: buscar entender as causas regionais das inundações, de forma que se tomem melhores decisões no processo como um todo. Essa área abrange todo o tipo de conhecimento sobre o assunto e é movimentada pela realização de estudos em todas as etapas do ciclo hidrológico. Alguns exemplos típicos são: estudos, questionários, modelagens.
- Controle da fonte: são as medidas que visam a controlar o volume de água a ser escoado pelo sistema de drenagem urbano na sua fonte, aumentando o armazenamento, diminuindo o run-off ou aumentando a infiltração.
- Caminho da água: medidas que gerenciam o movimento da água pelo terreno, por estruturas naturais ou artificiais. Alguns exemplos são: bacias de contenção, aumento da capacidade dos drenos e dragagem da calha natural de rios.
- Nível do Receptor: medidas que visam a reduzir o impacto das inundações para as pessoas, propriedades e o ambiente. Os principais exemplos são: melhorar os avisos de cheias e planejamento da resposta a um evento de inundação.
O esquema da FIG. 3.2 a seguir representa algumas dessas medidas:
FIG. 3.2 Esquema dos tipos de soluções por assunto (BATHNES 2015)
25 3.3 PRINCIPAIS SOLUÇÕES
Discutiremos as principais soluções práticas encontradas na literatura de drenagem urbana e controle de inundações que visam à prevenção das cheias.
Mencionaremos alguns dos dispositivos mais usados recentemente no SUDS, citando suas vantagens e desvantagens, e por fim também falaremos sobre algumas soluções importantes para o cenário urbano brasileiro, mencionando alguns dos desafios que essas medidas representam hoje.
3.3.1 CONTROLE DA FONTE
Dentro de controle da fonte, iremos abordar os pavimentos permeáveis, o telhado verde e a captação de água da chuva. Esse tipo de medida procura regular o volume de escoamento superficial da água através de dispositivos que agem diretamente na fonte da água da chuva, ou seja, diretamente sobre os telhados das edificações e sobre os pavimentos.
3.3.1.1 PAVIMENTOS PERMEÁVEIS
Pavimentos permeáveis permitem a infiltração da água que é desacelerada e retransmitida para o próximo dispositivo do SUDS ou para o sistema de drenagem.
De acordo com o guia para pavimentos permeáveis com blocos de concreto da Interpave de 2010, esses pavimentos reduzem a vazão de pico, volume total, e frequência do escoamento.
A sua grande vantagem é permitirem o tráfego, ao mesmo tempo que auxiliam na drenagem da água e também retenção da poluição, melhorando a qualidade da água. O processo de retenção de poluentes pode ser visto na FIG. 3.4.
Esse tipo de pavimento mira diretamente no problema da impermeabilização
das cidades. Como pode ser visto na FIG. 3.3 abaixo do guia de pavimentos
permeáveis da Interpave, é grande a necessidade em encontrar meios de se lidar com
o problema da infiltração.
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FIG. 3.3 Influência da urbanização na infiltração (Guide to the design, construction and maintenance of concrete block permeable pavements, Interpave, 2010, p. 8)
FIG. 3.4 Processo de retenção de poluentes (Guide to the design, construction and maintenance of concrete block permeable pavements, Interpave, 2010, p.13)
De acordo com o relatório Source control using constructed pervious surfaces da CIRIA (2012), as vantagens de usar pavimentos permeáveis incluem:
- diminuir a vazão de fluxo para os cursos d’água;
- diminuição da poluição;
- podem ser usados em áreas confinadas, permitindo que haja água superficial na sua zona de utilização;
- reduzem a necessidade de escavações profundas para drenagem;
27 - grande área de absorção;
- flexíveis, ao permitirem que os custos de construção sejam adequados à proposta de uso e tempo de vida útil;
- custos são comparáveis às soluções convencionais de drenagem superficial.
Os pavimentos permeáveis podem ser construídos de três formas diferentes:
com infiltração total da água na sub-base, infiltração parcial ou sem infiltração, casos em que é utilizado um cano conectado à rede de drenagem para redirecionar a água que infiltra no pavimento.
De acordo com o manual da CREW existem dois tipos principais de pavimentos permeáveis;
a) Superfícies porosas: permitem a infiltração da água pela superfície do material. Exemplo: asfalto poroso.
b) Superfícies permeáveis: permitem a passagem de água através de orifícios na superfície. Exemplo: concreto permeável – os orifícios são espaços entre os blocos de concreto.
A grande limitação na construção de pavimentos permeáveis está no fato de que essa limita-se a estradas com volumes de tráfego e cargas pequenos, além de velocidades baixas, ou áreas com pouco ou nenhum tráfego.
Outras desvantagens incluem a dificuldade e custos de manutenção.
3.3.1.2 TELHADO VERDE
FIG. 3.5 Telhado verde (imagem extraída de http://ledmoveis.com.br/arquitetura-como-criar-um- telhado-verde/ - acesso em 22/07/2018)
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De acordo com o manual da CREW, telhados verdes são sistemas com mútlplas camadas de vegetação no telhado de uma edificação que permitem a infiltração da água da chuva. Esse manual aponta que esse tipo de telhado influencia o escoamento de água por meio da interceptação e retenção da água.
Essa retenção dá-se diretamente pela absorção pelas plantas e pela desaceleração do escoamento, e também pode ser feito usando algum dispositivo de armazenamento dessa água. Nesse caso, essa água poderia ser aproveitada futuramente.
De acordo com o site https://www.ugreen.com.br/telhado-verde/ e com KOBAYASHI et al. (2008), as principais desvantagens desse tipo de sistema são a carga estrutural elevada, os cutos altos de instalação e manutenção do sistema, a maior energia empregada na fabricação, a falta de expertise na área, problemas com vazamentos e cuidados com vento e fogo.
De acordo com as mesmas fontes, as principais vantagens são: a diminuição das ilhas de calor, regulação eficiente do deflúvio superficial direto, sequestro do gás carbônico, criação e preservação de habitats, isolamento térmico, diminuição do barulho da chuva e estética.
Um dos maiores obstáculos é a falta de incentivo para o emprego dessa solução por edificações privadas, especialmente dado pelo alto custo e pouco retorno financeiro.
Os componentes do telhado verde podem ser vistos no esquema abaixo:
FIG. 3.6 Componentes do telhado verde (extraído de https://www.ugreen.com.br/telhado-verde/ - acesso em 22/07/2018)
29 3.3.1.3 CAPTAÇÃO DE ÁGUA DA CHUVA
De acordo com o relatório da CREW, a captação da água da chuva consiste na coleta, armazenamento e uso da água proveniente da chuva em telhados e superfícies duras.
Dentre os usos para essa água destacam-se: em vasos sanitários, para irrigação de jardins e lavagem de carros, o que resulta numa maior motivação financeira para a adoção dessa medida.
Essa solução pode estar integrada ao telhado verde e aos pavimentos permeáveis, sendo esses as estruturas que irão redirecionar o fluxo de água para o armazenamento. Esse seria um exemplo da integração de dispositivos do SUDS. A imagem abaixo apresenta um esquema dessa solução integrada:
FIG. 3.7 Solução integrada: telhado verde e captação da água da chuva (retirado de http://www.ecoeficientes.com.br/projeto-reuso-agua-da-chuva/ - acesso em 22/07/2018)
30 3.3.2 INFILTRAÇÃO
Dentro de infiltração, iremos abordar as bacias de infiltração e retenção, as valas e planos de infiltração.
3.3.2.1 BACIAS DE INFILTRAÇÃO E RETENÇÃO
De acordo com o Cambridge Design and Adoption Guide (2017), “bacias de retenção e infiltração são áreas abertas, normalmente planas, secas e de grama”
(tradução nossa). Essas áreas são usadas para armazenar a água temporariamente durante chuvas fortes, esvaziando lentamente depois para um curso d’água próximo.
A diferença entre as duas é que a bacia de infiltração permite que água infiltre pelo solo e não precise ser redirecionada por sistemas artificiais.
Alguns problemas mencionados pelo guia são:
- compactação do solo na base da bacia de infiltração, reduzindo a permeabilidade do solo: requer que a construção não utilize equipamentos pesados diretamente sobre a base da bacia;
- solo não é suficientemente permeável;
- formação de poças, especialmente próximo aos locais de recarga;
- erosão durante construção.
Uma das grandes vantagens dessa solução é a facilidade de construção e manutenção da mesma, além de proporcionar a possibilidade de retardar sensivelmente a chegada de água em pontos críticos.
31
FIG. 3.8 Exemplo de Bacia de Retenção (retirado de http://reformafacil.com.br/ecologia/infra- estrutura-verde-lagoa-pluvial/ - acesso em 22/07/2018)
3.3.2.2 PLANOS E VALAS DE INFILTRAÇÃO
De acordo com KOBAYAHI et al. (2008), podemos definir planos de infiltração como “áreas com gramados laterais que recebem a precipitação de uma área permeável” e valas de infiltração como “dispositivos de drenagem lateral que concentram o fluxo de áreas adjacentes e criam condições para uma infiltração ao longo do seu comprimento”.
Segundo essa mesma fonte, esses dispositivos permitem a infiltração de parte
da água, retardo do deflúvio superficial direto e são esteticamente agradáveis. Ao
mesmo tempo, aponta a necessidade de uma declividade mínima para serem
utilizados e a necessidade de manutenção da vegetação.
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FIG. 3.9 Exemplo de vala de infiltração (retirado do artigo Drenagem Urbana Sustentável (Fabiana Y.
Kobayashi , et al., 2008)
FIG. 3.10 Exemplo de plano de infiltração (retirado do artigo Drenagem Urbana Sustentável (Fabiana Y. Kobayashi , et al., 2008)
33 3.3.3 DETENÇÃO
Dentro de detenção iremos abordar as bacias de detenção.
3.3.3.1 BACIAS DE DETENÇÃO
As bacias de detenção são muito similares às bacias de retenção, com a diferença de que essas são reservatórios grandes e artificiais, como por exemplo os de concreto.
Um dos principais exemplos de bacia detenção é o piscinão na Praça da Bandeira no bairro da Tijuca, Rio de Janeiro/RJ, que tem vinte metros de profundidade útil e trinta e cinco metros de diâmetro, com capacidade para dezoito milhões de litros de água.
Esse tipo de reservatório tem a vantagem de armazenar enormes quantidades de água, servindo como amenizadores do volume de escoamento superficial em pontos críticos da cidade.
A desvantagem está no tamanho da obra, que além dos transtornos causados é extretamente cara.
FIG. 3.11 Piscinão da Praça da Bandeira (retirado de
http://www.rio.rj.gov.br/web/guest/exibeconteudo?id=4529026 – acesso em 22/07/2018)
34 3.3.4 OUTRAS SOLUÇÕES
Outras importantes soluções práticas, e muito importantes para o Brasil são o saneamento básico e a recuperação das margens.
3.3.4.1 SANEAMENTO BÁSICO
O saneamento básico é uma das soluções mais importantes a serem adotadas devido a seu grande alcance. E é ainda mais importante dentro do contexto das cidades brasileiras que sofrem com um alto número de pessoas que não têm acesso a esse serviço.
Na FIG. 3.12, é possível verificar a deficiência da cobertura do saneamento básico no Brasil. O gráfico é do Instituto Trata Brasil e SNIS, retirado da reportagem
“Saneamento melhora, mas metade dos brasileiros segue sem esgoto no país” de Clara Velasco, no G1 de São Paulo em 2017.
Devido à sua relevância, o saneamento básico deveria ser uma obrigação dos governos, e uma prioridade do planejamento urbano.
Essa medida consegue acessar todos os níveis dos princípios dos SUDS. No que diz respeito à quantidade de água, o saneamento básico é responsável por diminuir a carga de resíduos sólidos nos caminhos naturais de água, o que diminui sensivelmente o seu assoreamento, permitindo um maior fluxo de água por esses meios. Nesse sentido, essa solução se encaixa dentro do grupo das soluções hidráulicas e também ecológicas, com atuação nos caminhos de água.
Já no que diz respeito à qualidade de água, o saneamento básico é de longe a medida mais impactante, ao reduzir sensivelmente a poluição dos corpos d’água, impedindo a chegada de poluentes até esses.
Finalmente, ao permitir que os corpos naturais de água se mantenham limpos,
essa solução consegue atingir a amenidade, ao evitar o contato direto das pessoas e
também de animais à poluição e consequentemente doenças.
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FIG. 3.12 Evolução da cobertura de água e esgoto no país (retirado de
https://g1.globo.com/economia/noticia/saneamento-melhora-mas-metade-dos-brasileiros-segue-sem- esgoto-no-pais.ghtml - acesso em 22/07/2018)
3.3.4.2 RECUPERAÇÃO DE MARGENS
Essa é outra solução ecológica e hidráulica, dentro do assunto de caminhos de água.
A recuperação das margens é de extrema importância, especialmente nos cenários urbanos do Brasil de ocupação desordenada, que muitas vezes invade irregularmente as margens de rios. A construção nesses locais resulta em sérios problemas.
Primeiro na desestabilização dos taludes, o que pode levar a deslizamentos de terra, que não só é um problema de drenagem ao aumentar a quantidade de material sólido no rio, como também é um problema social grave devido ao número de acidentes e mortes que esses desastres podem provocar.
Segundo na ocupação das margens de inundação natural, estando sujeitas a
cheias em chuvas de tempo de recorrência de até vinte e cinco anos, ou seja, dentro
do tempo de recorrência usual dos projetos de drenagem. Além disso, quando a água
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inunda essas regiões, os obstáculos fazem com que ela alcance regiões ainda mais longes, levando a maiores transbordamentos.
Dessa forma, torna-se fundamental que se impeça a construção nesses locais e que eles sejam devidamente recuperados.
Além do problema de ocupação das margens, a recuperação dessas também busca resolver outros problemas críticos. Primeiro a estabilização de taludes que sofrem a ação da erosão, impedindo que haja deslizamento e assoreamento do rio.
Segundo a recuperação da vegetação que ajuda na redução da erosão do terreno.
37 4. DETALHAMENTO
4.1 PAVIMENTOS PERMEÁVEIS
4.1.1 DESCRIÇÃO
Pavimentos permeáveis constituem uma alternativa aos convencionais ao permitirem a infiltração de água pela superfície. Conforme descrito pelo manual Virginia Deq Stormwater Design Specification (2011), eles permitem o escoamento de águas de tempestade através dos vazios do pavimento, para dentro de uma camada inferior de brita, em que a água é temporariamente armazenada e de onde infiltra no solo ou é drenada.
Eles recebem a água que cai diretamente em cima do pavimento, como podem também receber contribuição de regiões vizinhas como telhados e outras áreas impermeáveis.
Segundo o site http://www.perviouspavement.org/index.html, esse tipo de pavimento apoia o crescimento sustentável por ser fundamental para reduzir o escoamento das águas pluviais e recarregar as águas subterrêneas. O mesmo site aponta que o seu uso está entre as melhores práticas de gestão recomendadas pela Agência de Proteção Ambiental (EPA) dos EUA para uma base regional, muitas vezes eliminando a necessidade de outros dispositivos, proporcionando um uso mais eficiente da terra.
De acordo com o manual Virginia Deq Stormwater Design Specification (2011), os principais tipos são: concreto permeável, asfalto poroso e pavimento de concreto intertravado permeável. Todos possuem estruturas similares, consistindo basicamente de uma camada superficial do pavimento, uma camada de brita que funciona como reservatório e uma camada filtrante.
Já o Stormwater Best Management Practices in an Ultra-Urban Setting:
Selection and Monitoring descreve a composição desse tipo de pavimento como: uma
camada superior de asfalto ou concreto com porcentagem maior de vazios
(tipicamente de 12% a 20% para asfalto), uma camada de brita de armazenamento
com diâmetro do agregado na ordem de 5 cm, duas ou mais camadas de transição de
agregado ou geotêxtil e uma camada de filtro.
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A FIG. 4.1 mostra um esquema de pavimento permeável com a utilização de dreno subterrâneo. A FIG. 4.2 mostra um esquema mais detalhado de um pavimento de blocos de concrecto intertravados permeável.
FIG. 4.1 Seção Típica de Pavimento Permeável – Hunt & Collins (2008) referenciado por Virginia Deq Stormwater Design Specification (2011), adaptado.
FIG. 4.2 Pavimento de Blocos de Concreto Intertravados Permeável (retirado de https://projects.ncsu.edu/picp/PPTs/SchoolsandUniversities_PPT.pdf, em setembro de 2018).
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ARAÚJO, et al. (2000) apresenta o seguinte esquema geral para caracterizar cada um dos pavimentos:
FIG. 4.3 Esquema da Seção de Diferentes Tipos de Pavimentos Permeáveis – URBONAS e STAHRE (1993), citados por ARAÚJO et al. (2000).
No caso do concreto permeável por exemplo, o site http://www.perviouspavement.org/index.html aponta que o concreto endurecido alcança tipicamente entre 15% e 25% de vazios, permitindo uma vazão em torno de 200 l/m².min, podendo ser muito maior. Ao mesmo tempo, a resistência também é reduzida em comparação ao concreto convencional, limitando as suas aplicações.
Similarmente, a NBR 16416/2015 (Pavimentos permeáveis de concreto – Requisitos e procedimentos) define três grupos principais de pavimentos permeáveis de concreto:
- Pavimento Intertravado Permeável: peças de concreto com juntas alargadas ou áreas vazadas por onde a água percola, ou peças de concreto permeável intertravadas.
- Pavimento de Placas de Concreto Permeável: similar às pecas de concreto permeável, mas sem apresentar intertravamento.
- Pavimento de Concreto Permeável: nesse caso o revestimento é moldado no local.
Além disso, essa norma também classifica os pavimentos de acordo com o tipo
de infiltração: infiltração total, parcial ou sem infiltração. No primeiro caso, a água é
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totalmente infiltrada pelo solo, não havendo drenagem. No terceiro caso, a água é totalmente escoada pelo dreno subterrâneo. No segundo caso há a soma dos dois efeitos.
FIG. 4.4 Classificação pelo tipo de infiltração – curso de Engenharia de Materiais da UFSCAR, Pavimentos Permeáveis de Concreto de Eng. Eduardo DÁvila (2015)
4.1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS
De acordo com o Pervious Pavement Design Guidance (2014), as principais vantagens dos pavimentos permeáveis são:
- Redução da taxa de escoamento;
- Filtragem de poluentes;
- Infiltração de escoamento no solo;
- Manutenção da função hidrológica natural do local
O manual Storm Water Technology Fact Sheet (1999) apresenta como vantagens:
- Tratamento da água por remoção de poluentes;
- Menor necessidade de sistemas de drenagem e bueiros;
- Maior segurança nas estradas por evitar empoçamento ; - Recarga dos aquíferos.
E traz as seguintes desvantagens:
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- Falta de experiência dos engenheiros, contratantes e operários;
- Tendência ao entupimento se não houver uma manutenção e instalação apropriadas;
- Risco de contaminação de águas subterrâneas;
- Risco de contaminação por químicos tóxicos e combustíveis, para os quais o pavimento não foi feito para tratar;
- Condições anaeróbicas podem se desenvolver, impedindo a decomposição de matéria orgânica
O site http://www.perviouspavement.org/benefits/attractive.html também aponta para o fato de que esse tipo de pavimento permite o degelo da neve, impedindo o empoçamento. Esse efeito fica claro na FIG. 4.5.
FIG. 4.5 Diferença entre pavimento convecional e o permeável – retirado de http://www.perviouspavement.org/benefits/attractive.html em setembro de 2018.
O site http://www.perviouspavement.org/benefits/economic.html também argumenta que há vantagens econômicas no uso desse tipo de pavimento, como o menor gasto com outras formas de gerenciamento de inundações.
Além dos benefícios já citados anteriormente, são apresentados alguns outros pelo site http://www.lakesuperiorstreams.org/stormwater/toolkit/paving.html, dentre os quais podemos destacar:
- Redução da sobrecarga nas estações de tratamento de esgoto
- Requer menos terra reservada e custo para bacias de retenção ou detenção
42 - Redução da poluição térmica
Não se pode deixar de comentar também uma das maiores desvantagens desse tipo de pavimento, explorado por diversos autores, que é a menor resistência a cargas pesadas. Essa característica torna o seu uso em estradas ou locais com tráfego de caminhões pesados muito limitada ainda.
4.1.3 APLICAÇÕES
Essa tecnologia vem sendo crescentemente usada pelo mundo como solução para o problema da drenagem urbana. Em 2010, o Guide to the Design, Construction and Maintenance of Concrete Block Permeable Pavements (2010) já apontava que, nos EUA, mais de 20 milhões de metros quadrados de pavimentos permeáveis eram instalados anualmente.
Esse tipo de pavimento pode ser empregado visando à redução do volume de água que é escoado, bem como à filtragem de poluentes, conforme já visto anteriormente. Ao mesmo tempo, é preferível que as cargas de tráfego sejam mais baixas. Dessa forma, as principais aplicações são calçadas, estacionamentos, pequenas ruas ou então em acostamentos de estradas. O uso em estradas deve ser evitado enquanto novos estudos e métodos práticos não são desenvolvidos.
Conforme escrito no manual Pervious Pavement Design Guidance (2014), enquanto pavimentos permeáveis se tornaram muito populares na área de gestão de águas pluviais, a verdadeira aplicabilidade ao ambiente rodoviária ainda não é clara.
A TAB. 4.1 abaixo resume as principais aplicações dos diferentes tipos de
pavimentos permeáveis segundo o manual Virginia Deq Stormwater Design
Specification (2011). Nessa TAB., PI é a abreviação de pavimento intertravado, CP é
para concreto poroso e AP é para asfalto poroso.
43
TAB. 4.1 Aplicações de Pavimentos Permeáveis – adaptado de Virginia Deq Stormwater Design Specification (2011)
Por outro lado, o manual Pervious Pavement Design Guidance (2014) divide o uso em 5 categorias:
TAB. 4.2 Categorias de Uso de Pavimentos Permeáveis – adaptado de Pervious Pavement Design Guidance (2014)
Fator Micro Escala Pequena Escala Larga Escala
Área 25 a 100 m² 100 a 1000m² > 1000m²
Calçadas Calçadas Estacionamentos
Grandes
Passarelas Pista de Incêncio Ruas de pequeno tráfego
Pátios Acostamentos
Praças Estacionamentos
Calçadas Indiviuais Praças Pavimento
Apropriado PI PI, CP, AP PI, CP, AP
Pessoas Veículos pesados
Veículos Leves (parados ou em
movimento) Tamanho do
Reservatório
Detém parte ou toda chuva normal
Área de Contribuição
Externa Não
Poço de Observação Não Não Sim
Dreno Subterrâneo Raro Dependendo do Solo Sim
Testes Um por projeto Dois por projeto 1 para cada 500m²
1,5m a 8m 3m a 15m 8m a 30m
Aplicações Típicas
Carga Suportada Veículos Leves
Detém parte ou toda chuva de projeto e tempestade
Sim, até no máximo duas vezes a área do pavimento
Isolamento de Edifícios
Categoria Exemplos Carregamento Velocidade Risco
A Calçadas, praças, ciclovias Sem carga de veículos - Baixo
B Estacionamentos Veículos Leves Baixa Baixo
C Garagens de Manutenção Alguns Veículos
Pesados Baixa Baixo
D Estradas de baixo volume ou acostamentos Alguns Veículos
Pesados Alta Médio
E Rodovias e estradas de alto volume Muitos Veículos
Pesados Alta Alto
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O guia considera o uso principalmente nos locais de categoria A, B ou C, recomendando evitar o uso em locais da categoria D ou E.
Além disso, o uso do pavimento permeável como parte de um dispositivo do SUDS pode ser empregado juntamente com demais soluções, formando o trem de dispositivos. Na imagem abaixo, por exemplo, o pavimento permeável é intercalado com valas de infiltração, além de receber contribuição de um telhado verde, confluindo para uma bacia de infiltração a jusante. Dessa forma, além de se aumentar substancialmente a infiltração no solo, o tempo de retenção colabora para diminuir o efeito da intensidade de pico de tempestades.
FIG. 1.6 Aplicação de pavimento permeável juntamente com outros dispositivos - retirado de https://projects.ncsu.edu/picp/PPTs/DesignProfessionals_PPT.pdf em setembro de 2018
Uma outra aplicação apresentada pelo Guide to the Design, Construction and
Maintenance of Concrete Block Permeable Pavements (2010), é a utilização do
pavimento permeável em conjunto com sistema de captação da água para reuso
residencial, similarmente à captação normal de água da chuva, mas nesse caso
utilizando o pavimento permeável como ferramenta potencializadora da quantidade
de água captada. Esse tipo de solução entra no conjunto dos dispositivos de uso
residencial que promovem individualmente benefícios para a residência e para a
comunidade.
45
FIG. 4.7 Captação de água da chuva por meio de pavimentos permeáveis - Guide to the Design, Construction and Maintenance of Concrete Block Permeable Pavements (2010)
4.1.4 FUNCIONAMENTO E PERFORMANCE
Em pavimentos normais, a água é escoada superficialmente para sarjetas e bueiros, sendo indesejável sua infiltração para o material de sub-base. Segundo o Guide to the Design, Construction and Maintenance of Concrete Block Permeable Pavements (2010), a diferença do pavimento permeável é o fato de que ele permite a infiltração de água, ou pelos poros em caso de pavimento poroso ou pelos vazios entre blocos, até a camada de sub-base que armazenará a água, liberando-a vagarosamente para o subsolo, o próximo dispositivo do SUDS ou o sistema de drenagem.
Além disso, durante esse processo, o pavimento retém diversos poluentes, que,
caso contrário, seriam transportados para o sistema de drenagem, contaminando os
cursos d’água. Segundo o Guide to the Design, Construction and Maintenance of
Concrete Block Permeable Pavements (2010), pavimentos permeáveis são
extremamente eficazes na remoção de poluentes, que ficam retidos ou na superfície,
ou nas diversas camadas do pavimento, onde são biodegradados com o tempo. Ele
46
aponta que pode haver uma redução de 60% a 95% do total de sólidos suspensos e entre 70% a 90% de hidrocarbonetos.
Dessa forma, o pavimento permeável atinge todos os objetivos do SUDS:
diminui a quantidade de água recebida pelo sistema de drenagem, melhora a qualidade da água e promove amenidade, melhorando o ambiente e promovendo segurança por meio da diminuição do risco de aquaplanagem ou derrapagem com óleo.
A seção transversal do dispositivo pode ser melhor entendido na FIG. abaixo, em que seu funcionamento fica mais claro.
FIG. 4.8 Esquema de pavimento permeável – retirado e adaptado de
http://www.lakesuperiorstreams.org/stormwater/toolkit/paving.html em setembro de 2018
