7 e 8 Novembro 2012
MICRODRENAGEM URBANA SUSTENTÁVEL A PARTIR DAS TÉCNICAS
COMPENSATÓRIAS
Luana Fernanda da Silva Baptista
1Mayara Caroline Felipe
2Natália Tecedor
3Ademir Paceli Barbassa
4RESUMO
A urbanização cada vez mais crescente, geradas pelas novas demandas de oportunidades e consumo, resultou no excesso de impermeabilização do solo, originados pelos processos urbanos desenfreados. Por isso, o traçado urbano tem papel fundamental na ordenação do espaço como forma de melhorar a qualidade de vida e estimular o planejamento de lotes que possibilitem o escoamento adequado das águas urbanas através de técnicas compensatórias. Sua aplicação é fundamental para o desenvolvimento sustentável, já que possibilita novos conceitos de planejamento urbano e previsões na concepção do espaço, estimulando de forma harmoniosa as relações de convivência entre o meio ambiente e o homem. Desta forma, busca-se compreender as relações que envolvem a água com o ser humano, seja sob o olhar do planejamento urbano seja sob a ótica quali-quantitativa das águas pluviais. Para isso, parte-se da questão histórica da ocupação urbana para que se entenda quais processos influenciam a drenagem das águas e como as técnicas sustentáveis praticadas atualmente podem mitigar os impactos ambientais identificados.
________________________________________________________________________________________________ 1. INTRODUÇÃO
As relações humanas e os conflitos físicos encontrados no espaço urbano são reproduzidos diretamente na nossa sociedade e em suas interações sociais. Quando reconhecemos os processos históricos e físicos pelas quais ela se constrói, observamos que as necessidades humanas caminham em paralelo com as transformações físico-espaciais identificadas ao longo do tempo. Dentro deste contexto, o Brasil se caracteriza por passar por um processo de desenvolvimento urbano há aproximadamente 60 anos. Se em 1960 cerca de 70% da população vivia no meio rural, em 2010 este cenário se inverteu, com 84,4% da população morando em áreas urbanas (Censo 2010, IBGE). Ou seja, novas perspectivas de vida fizeram com que a população migrasse para as cidades, visando à possibilidade de maiores oportunidades e qualidade de vida.
A migração, difundida pelo acesso a melhores condições de vida em áreas de concentração tecnológica (Agra et al., 2001), trouxe para o país consequências estruturais, sociais e ambientais. Com a elevação da renda, novos padrões de consumo foram sendo estabelecidos, permitindo novas demandas de transporte, esgoto, saneamento, habitação, entre outros, promovendo a expansão horizontal da cidade e de seus eixos viários. A necessidade de grandes deslocamentos facilitou a implantação de grandes estruturas viárias, alterando a formação do sítio natural e provocando uma mudança no perfil das bacias hidrográficas. Com a impermeabilização de extensos trechos, através de (novas) ruas e calçadas e elevadas obras de drenagem para a alteração dos cursos d´água, fenômenos naturais do ciclo hidrológico se tornaram um problema urbano, pois com a ocupação de áreas passíveis de inundações, novos pontos de alagamento foram surgindo, alterando de forma severa o comportamento original das águas e da paisagem natural.
A drenagem urbana influi diretamente nas questões de planejamento e gestão urbana, e é uma das grandes problemáticas enfrentadas pelos gestores do solo. A ausência de planejamento permite uma urbanização desordenada nas áreas de bacias e de pontos de várzea, possibilitando o aumento do volume das vazões; a velocidade de escoamento superficial; e o aumento do tempo de concentração, impactos estes que também ocorrem em decorrência do desmatamento e da erosão do solo.
O escoamento das águas pluviais é composto por uma série de conexões entre as mais distintas áreas do conhecimento que visam reduzir os impactos do sistema de drenagem provenientes da malha urbana. Por serem diretamente influenciados pelo excesso de impermeabilização do solo e o acúmulo de resíduos sólidos, o aumento de velocidade de escoamento cria novos pontos de alagamento e facilita a sua ocorrência. Por isso, o planejamento adequado, em especial com a elaboração de planos diretores de drenagem urbana, aliado a técnicas compensatórias de manejo das águas devem promover a diminuição dos impactos gerados e o estímulo à permanência de áreas com cobertura vegetal, possibilitando um escoamento natural, uma proteção ao solo e a remoção de poluentes.
Portanto, este objeto se propõe a entender melhor as questões que cercam a temática, partindo de uma análise da ocupação territorial e as suas influências, positivas e negativas, na elaboração das paisagens urbanas. Numa segunda fase, tem-se como foco os aspectos qualitativos e quantitativos das águas pluviais, abrangendo assim sua importância para o estímulo a um desenvolvimento sustentável. Por fim, numa terceira ótica, expõe-se as técnicas e os métodos que visam os objetivos descritos nos parágrafos acima.
2. METODOLOGIA
O artigo se baseia na análise de revisões bibliográficas de artigos científicos, livros, dissertações, teses e manuais de técnicas compensatórias. Tais referências incidirão sobre a relação entre desenvolvimento sustentável e o escoamento das águas pluviais, tornando possível identificar os parâmetros que influenciam na aplicação de medidas compensatórias e nos posteriores resultados de sua implantação. Entretanto, cabe ressaltar, que este artigo é fruto de uma fase inicial de pesquisa, e por isso, se propõe apenas a expor a temática e identificar as suas relações com as áreas urbanas.
3. DISCUSSÃO 3.1 Aspectos gerais
Uma das consequências da Revolução Industrial foi o estímulo à concentração da população mundial em áreas urbanas. Neste contexto, o Brasil se caracteriza por uma intensa urbanização iniciada na segunda metade do século XX, quando cerca de 30% da população viviam nas cidades (MARICATO, 1997). Segundo o IBGE, os dados demonstram que a população urbana no país correspondia a 81% do total ao final do ano 2000. Ou seja, houve uma abrupta inversão num período inferior a cinquenta anos. Dessa forma, Baptista et al. (2011) destacam alguns impactos causados por esse crescente aumento populacional urbano ao longo das décadas, como a alteração do ciclo hidrológico e do meio ambiente; a redução da interceptação; o armazenamento superficial; a infiltração; e um aumento dos volumes de escoamento superficial, visto que há um acréscimo de áreas impermeabilizadas e a água que antes infiltraria agora acaba escoando.
Para exemplificar de forma sucinta estes impactos, a Figura 1 faz uma contraposição entre uma área pré-urbanizada, onde de 100% da água que precipita, cerca de 40% evaporam, 10% escoam superficialmente e 50% infiltram, se transformando em água subterrânea. Entretanto, em uma área urbanizada, a porcentagem de água precipitada que infiltra e se transforma em água subterrânea cai para 32%, a que evapora 25% e a que vai escoar superficialmente chega a 13%, além de um diferencial de 30% que tem como destino o esgoto pluvial.
________________________________________________________________________________________________ Tucci (1995) explica que o desenvolvimento urbano ocasiona uma impermeabilização do solo através de telhados, ruas, calçadas e pátios. Sendo assim, a parcela da água que antes se infiltrava diretamente, passa a escoar pelos condutos, aumentando o escoamento superficial. Da mesma forma, o volume que antes escoava lentamente pela superfície do solo e ficava retido nas plantas, com a urbanização, passou a escoar no canal, ordenando uma maior capacidade de escoamento das seções das tubulações. Para elucidar esse contraste, a Figura 2 demonstra as diferenças entre os hidrogramas de uma bacia natural e do período referente à posterior urbanização.
Figura 2 - Hidrograma de uma área urbanizada e não urbanizada
Fonte: Tucci (1995)
Portanto, fica evidente que a interferência humana no meio ambiente se caracteriza por ser um processo que atravessa diversas temáticas, reafirmando a multidisciplinaridade das quais os cenários urbanos são construídos.
3.2. Aspectos qualitativos das águas pluviais
As alterações do equilíbrio do microambiente estão diretamente relacionadas com as modificações que ocorrem na cobertura vegetal através de construções e ruas pavimentadas. Consequentemente, há uma interferência no processo de infiltração da água pluvial no solo, bem como no sistema de drenagem urbana e no aumento da emissão de radiação nas superfícies através do ciclo térmico (GUTIERREZ, 2011).
A interferência neste processo permite identificar as características físicas, químicas e biológicas que irão retratar o grau de pureza da água e indicar a origem das suas impurezas (GUTIERREZ, 2011). Dessa forma, a Tabela 1 apresenta as impurezas encontradas nas águas e sua origem.
Do ponto de vista da qualidade das águas pluviais, os impactos gerados pela urbanização são também significativos, já que a carga de poluição que essas águas carregam nos primeiros instantes da chuvas são consideráveis. Até recentemente as águas pluviais eram consideradas relativamente limpas. Entretanto, mostram-se, na realidade, superiores as cargas poluentes dos efluentes sanitários (BAPTISTA et al., 2011).
Tabela 1: Associação das impurezas encontradas nas águas e sua origem
Origem Impurezas
Contato da água com os minerais do solo e rochas
Cálcio Ferro Fosfatos Sódio Zinco Manganês Bicarbonatos Carbonatos Nitratos Silicatos Sulfatos Magnésio Atmosfera Hidrogênio livre (H+) Bicarbonatos Sulfatos Cloretos Decomposição de matéria orgânica Amônia Cloretos Nitratos Sulfitos Hidrogênio Nitritos Radicais Orgânicos Organismos vivos Bactérias Vírus Algas Fontes antropogênicas Íons inorgânicos Metais pesados Moléculas orgânicas Fonte: FCTH (2002)
A Tabela 2 apresenta a comparação de cargas de poluentes de efluentes sanitários e de águas pluviais, observando-se que há parâmetros mais elevados nas águas pluviais do que o esgoto sanitário.
Tabela 2: Comparação das cargas poluentes das águas pluviais e servidas Intervalo de
tempo
Relação da carga poluente das águas pluviais e de esgotamento sanitário
Ano Dia Hora
SST 1/2 ½ 50 DBO5 1/27 1/6 4 DQO 1/9 ½ 12 TKN 1/27 1/7 3,5 Pb 27 80 2000 Zn 1/1 4 100 Hg 1/1 7 - Cd 1/1 5 -
________________________________________________________________________________________________ tais como: fertilizantes e inseticidas; chumbo proveniente das emissões dos automóveis; e os óleos de vazamento de caminhões, ônibus e automóveis. A fuligem resultante das emissões de gases dos veículos, das indústrias e da queima de resíduos se depositam na superfície e são lavados pela chuva. A água, resultante desta lavagem, já chega aos rios contaminada. Assim, os principais poluentes encontrados no escoamento superficial urbano são os sedimentos, as bactérias, os vírus patogênicos, os nutrientes, os metais pesados, os hidrocarbonetos de petróleo e as substâncias que consomem oxigênio (TUCCI, 2005).
Além da contaminação decorrente do escoamento superficial, a composição química da água da chuva é uma combinação das gotículas que compõem as nuvens e das substâncias que se agregam às gotas de chuva no decorrer da precipitação. Portanto, a água da chuva retrata as características da massa de ar, no que diz respeito ao conteúdo de partículas e gases solúveis em água que atravessam as gotas de chuva durante a precipitação. Nota-se a evidência desse fato na variação da composição química da água pluvial em relação ao tempo, e que pode ser observado no decorrer de um evento de precipitação. Outra evidência é a relação inversa que há entre o total de íons dissolvidos e a quantidade de chuva precipitada, indicando que a maior parte dos íons presentes na água da chuva se incorpora a ela durante a precipitação (DE MELLO, et.al.,2006).
O transporte atmosférico dos poluentes pode ser arrastado até centenas ou milhares de quilômetros a partir do local de origem. A carga de contaminantes atmosféricos em países altamente industrializados como, Alemanha, França e Inglaterra é disseminada para outras regiões através dos ventos (SÁ, 2005). Por isso, as medidas tomadas para controle da poluição atmosférica são extremamente importantes para mitigar o problema. No entanto, alguns pesquisadores alertam para o fato de que o controle tecnológico para reduzir a poluição atmosférica nas vizinhanças das fontes poluidoras tem gerado outras consequências. Os poluentes, quando lançados por altas chaminés, ocupam uma faixa entre 150 e 600 metros do solo, sendo assim mais facilmente transportados pelos ventos e atingindo maiores distâncias (STERN et al., 1984; SILVA FILHO et al., 1993 apud SÁ, 2005).
As deposições atmosféricas compõem um dos importantes mecanismos da redistribuição e ciclagem dos inúmeros elementos químicos sobre a superfície do planeta, exercendo, assim, um papel importante nos processos biogeoquímicos costeiros e continentais. O conhecimento qualitativo e quantitativo das deposições atmosféricas é relevante para o entendimento dos ciclos biogeoquímicos de elementos e da influência das atividades dos seres humanos nestes processos (DE MELLO, et.al.,2006). Entretanto, também é importante salientar que a água de chuva contém impurezas mesmo na ausência da influência humana, sendo que o equilíbrio com o CO2 (330 mg/L)
atmosférico causa uma fraca acidez (pH= 5,7), que é considerado uma “fronteira natural” na sua caracterização (FORNARO, 2006).
Por isso, como forma de atenuar todos os problemas relacionados a qualidade das águas pluviais e aos impactos causados no sistema hidrológico, através da impermeabilização do solo, do aumento do escoamento superficial e do aumento das vazões de pico, hoje são utilizadas (e estimuladas a serem implantadas) medidas compensatórias e de controle em drenagem urbana em diversas localidades, principalmente nos países desenvolvidos.
3.3. Técnicas compensatórias
A necessidade de novas formas de gestão das águas pluviais se deu a partir da análise de que as técnicas utilizadas visavam apenas situações de cheias e grandes tempestades. Por isso, durante a década de 70, surgiram às chamadas técnicas compensatórias, cujo objetivo é buscar minimizar os efeitos da urbanização sobre os processos hidrológicos, beneficiando tanto a qualidade de vida quanto a preservação ambiental (BAPTISTA et al., 2011). Tais técnicas são estruturas que visam à retenção e infiltração de águas precipitadas, fazendo com que as vazões sejam rearranjadas
temporalmente e que haja uma diminuição do volume escoado, visando à redução das inundações e obtendo ganhos na qualidade das águas pluviais. Essas estruturas podem assumir diferentes formas, podendo ser incorporadas ao meio ambiente e as áreas urbanas, através de espaços para estacionamento, áreas de lazer, parques e quadras esportivas.
Para Baptista et al. (2011), as técnicas compensatórias podem ser classificadas em três metodologias: técnicas para controle na fonte, inseridas em pequenos conjuntos e associadas a pequenas superfícies de drenagem, sendo elas: poços de infiltração, valas e valetas, micro-reservatórios domiciliares e telhados armazenadores; técnicas lineares, inseridas junto com os sistemas viários, pátios, estacionamentos e arruamentos com grandes áreas de drenagem associadas, através de pavimentos porosos, valas de detenção e trincheiras de infiltração; e as técnicas para controle centralizado, que são bacias de detenção e retenção associadas às áreas de drenagem de maior porte.
As técnicas compensatórias consideram que as águas pluviais possuem resíduos que devem ser rapidamente transportados e eliminados, através da integração entre a paisagem construída e a urbanização (Figura 3). Além disso, segundo Baptista et al. (2011), os dez primeiros minutos de chuva carregam uma elevada carga de poluição, já que as águas pluviais fazem uso dos elementos urbanos para seu escoamento, como por exemplo telhados, calçadas, vias, estacionamentos e em áreas limitadas, como corredores de transporte.
Conforme Tavanti (2011), o conceito ambiental da drenagem deve permitir uma compensação dos efeitos da urbanização, para que se possa recuperar o ciclo hidrológico urbano e sensibilizar a população e sua permanência. Sendo assim, é fundamental a adoção de medidas que visam o planejamento e a gestão, de forma a integrar a população em ambos os processos e fomentar a utilização das técnicas.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A crescente urbanização permitiu um considerável aumento da impermeabilização do solo, favorecendo o escoamento das águas pluviais e aumentando assim o volume presente na superfície e a velocidade do seu escoamento superficial. Esse acréscimo do volume escoado tem afetado tanto a população, com o número cada vez maior e mais frequente de inundações e pontos de alagamento, quanto também a qualidade das águas pluviais, que cada vez mais apresentam poluentes.
A partir dos anos de 1970, surgiram as técnicas compensatórias como uma possível solução para estes problemas. Como estas visam diminuir o volume e a velocidade do escoamento superficial, elas permitem proporcionar um rearranjo das vazões, diminuindo o número de inundações e gerando também um ganho com relação à qualidade das águas pluviais. No entanto, no Brasil, a rede de drenagem urbana ainda se mostra ausente em determinadas localidades, o que dificulta a implantação e a análise a respeito da interferência e eficiência de tais técnicas. Entretanto, a partir dos exemplos internacionais, verifica-se, num primeiro momento, que estas estruturas tem-se apresentado como elementos satisfatórios no combate a inundações, pois mitiga os impactos no sistema; favorece a melhoria da qualidade da água pluvial, já que permite menos gastos com tratamento das águas; estimula a prevenção da poluição do solo e das águas; e fomenta a construção de uma paisagem urbana mais natural e agradável, gerando uma melhor qualidade de
________________________________________________________________________________________________ Figura 3 - Pavimento permeável, Trincheira, Bacia de detenção e Plano de infiltração,
respectivamente
Fonte: Stormwater Management Manual, Appendix H, Portland, EUA
REFERÊNCIAS
AGRA, S. G., ARAÚJO, P. R., COLLISCHONN, W., CRUZ, M. A. S. E SOUZA, V. C. B. Valorização da água no meio urbano: um desafio possível. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HÍDRICOS, 14., 2001, Aracaju, SE. Anais. Aracaju, 2001.
BAPTISTA, M.; NASCIMENTO, N.; BARRAUD, S., Técnicas Compensatórias em Drenagem Urbana: Porto Alegre: ABRH, 2ª edição, p.318, 2011.
DE MELLO, W; SOUZA, P.; MALDONADO, J. Composição química da chuva e aporte atmosférico na Ilha Grande, RJ: Química Nova: Rio de Janeiro: vol. 29, n. 3, 2006.
FORNARO, A. Águas de chuva: conceitos e breve histórico. Há chuva ácida no Brasil: Rev. USP: n.70, pp. 78-87, 2006.
FUNDAÇÃO CENTRO TECNOLÓGICO DE HIDRÁULICA – FCTH. Projeto Difusão Tecnológica em Recursos Hídricos. ROMERA e SILVA, P. A.; AZEVEDO, F. Z. de; ALVAREZ. E. J. S.; VALENTE, A. A. (Equipe do Módulo 4). Avaliação da qualidade e aspectos de saneamento e saúde. 2002. (CD- ROM)
GUTIERREZ, L. A. R. Avaliação da qualidade da água da chuva de um sistema Filtro-Vala-Trincheira de infiltração no tratamento do escoamento superficial direto predial em escala real em São Carlos – SP. 198 p.(Dissertação de Mestrado em Engenharia Urbana). Universidade Federal de São Carlos –UFSCar, São Carlos, SP. 2011.
IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Censo 2010.
LOW IMPACT DEVELOPMENT. (2004). Low Impact Development Pilot Project Practices: Naval District Washington. Disponível em: http://lowimpactdevelopment.org/pub
MARICATO, E. Habitação e Cidade. 7ª ed. São Paulo: Editora Atual, 1997, 80 p.
SÁ, S. S. de. Caracterização geoquímica das precipitações atmosféricas do Município de Rio Grande, RS. Dissertação (Mestrado em Oceanografia Física, Química e Geológica) – Fundação Universidade Federal do Rio Grande, FURG: Rio Grande, RS, p.91, 2005.
STORMWATER MANAGEMENT MANUAL. Stormwater Management Manual Facility Photos, Appendix H, Portland, EUA, September, 2004. Disponível em < http://www.portlandonline.com/bes/index.cfm?c=47964>. Acesso em: 5 setembro 2012.
TAVANTI, D. R. Desenvolvimento urbano de Baixo Impacto aplicado ao processo de planejamento urbano. Dissertação de Mestrado. São Carlos: UFSCar, 2011.
TUCCI, C. E. M. Inundações Urbanas. In: Carlos E. M. Tucci; Rubem La Laina Porto; Mário T. de Barros. (Org.). Drenagem Urbana. Drenagem Urbana. 1ed.Porto Alegre: Editora da Universidade (UFRGS) - ABRH Assoicação Brasileira de Recursos Hídricos, v. 1, p. 15-36, 1995.
TUCCI, C. E. M.; MENDES, C. A.. Curso de Avaliação Ambiental Integrada de Bacia Hidrográfica. Ministério do Meio ambiente Secretaria de Qualidade Ambiental. Rhama consultoria Ambiental, 2006.
TUCCI, C. Gestão de Águas Pluviais Urbanas: Ministério das Cidades: Global Water Partnership: Wolrd Bank: Unesco 2005.
