aguanomeio urbano

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<p>GUA NO MEIO URBANO Dr. Carlos E. M. Tucci Professor Titular Instituto de Pesquisas Hidrulicas Universidade Federal do Rio Grande do Sul</p> <p>Captulo 14 do Livro gua Doce Dezembro de 1997</p> <p>Sumrio</p> <p>1. Caractersticas do desenvolvimento urbano ....................... 2. Impacto no escoamento do desenvolvimento urbano ......... 2.1 Tipos de Enchentes .................................................................................................... 2.2 Impacto no ciclo hidrolgico ..................................................................................... 2.3 Impacto Ambiental sobre o ecossistema aqutico .................................................. 2.4 Enchentes em reas ribeirinhas ............................................................................... 3. Mananciais Urbanos ............................................................. 3.1 Caracterizao dos Mananciais urbanos ................................................................... 3.2 Contaminao dos Mananciais ................................................................................... 3.3 Proteo dos Mananciais ............................................................................................ 4. Controle do Impacto da Urbanizao .................................. 4.1 Princpios ....................................................................................................................... 4.2 Controle de Cheias nas reas ribeirinhas .................................................................. 4.2.1 Medidas Estruturais ................................................................................................ 4.2.2 Medidas No-Estruturais ........................................................................................ 4.3 Controle de Enchentes em reas urbanizadas ........................................................... 4.3.1 Quantificao do impacto da urbanizao sobre o escoamento ........................ 4.3.2 Medidas de Controle ............................................................................................... 4.4 Plano Diretor de Drenagem Urbana ............................................................................</p> <p>3 5 5 5 7 11 14 14 16 16 20 20 21 21 21 24 24 25 35</p> <p>2</p> <p>A gua no meio urbano tem vrios aspectos. O primeiro, que qualquer pessoa tem sempre na mente, o do abastecimento da populao. No entanto, vrios outros aspectos devem ser considerados, principalmente com o aumento e a densificao populacional que o mundo vem sofrendo nesse sculo. Com o crescimento populacional e a densificao fatores como a poluio domstica e industrial se agravaram, criando condies ambientais inadequadas, propiciando o desenvolvimento de doenas de veiculao hdrica, poluio do ar e sonora, aumento de temperatura, contaminao da gua subterrnea entre outros. Esse processo que se agravou principalmente partir do final da dcada de 60, mostrou que o desenvolvimento urbano sem qualquer planejamento ambiental resulta em prejuzos significativos para sociedade. Atualmente tem sido previsto que a crise do prximo sculo dever ser a da gua, principalmente pelo aumento de consumo e deteriorizao dos mananciais existentes que tm capacidade finita. Isto se deve principalmente devido a contaminao dos mananciais urbanos atravs do despejo dos efluentes domsticos e industriais e dos esgotos pluviais. Nesse captulo so tratados de forma resumida o seguinte: os principais aspectos do desenvolvimento urbano para caracterizar a sua evoluo: escoamento no meio urbano e sua interao com o uso do solo, identificando os principais impactos devido a urbanizao no escoamento e o impacto do escoamento sobre a populao que ocupa espaos inadequados; os mananciais urbanos sua proteo frente aos diferentes potenciais impactos e; a medidas de controle do escoamento no meio urbano.</p> <p>Os aspectos que tratam do abastecimento de gua e medidas de tratamento do esgoto cloacal so tratados no captulo xxx.</p> <p>1. Caractersticas do desenvolvimento urbano No incio desse sculo, a populao urbana compunha cerca de 15% da populao mundial. No final desse sculo est previsto que 50% da populao mundial estar em cidades. Nos pases desenvolvidos como Estados Unidos a urbanizao j atinge 94% da populao. Isso conseqncia natural do desenvolvimento econmico, onde o setor primrio representa apenas 2% da economia. Nos pases em desenvolvimento existe um acelerado processo de urbanizao. Na America Latina e no Caribe a populao urbana cresce a taxas de 3 a 5% ano. No ano 2000 previsto que cerca de seis cidades devero ultrapassar 10 milhes de habitantes e de 30 a 35 cidades devero ter populao superior a 1 milho (Foster, 1986). O Brasil apresentou, ao longo das ltimas dcadas, um crescimento significativo da populao urbana (figura 1.1). A taxa da populao urbana brasileira de 76%. O processo de urbanizao acelerado ocorreu depois da dcada de 60, gerando uma populao urbana com uma infra-estrutura inadequada. previsto que o Brasil ter pelo menos duas cidades com mais de 10 milhes de habitantes no ano 2000, sendo que atualmente, pelo menos 12, possuem mais do que 1 milho. Alguns Estados brasileiros j apresentam caractersticas de urbanizao de pases desenvolvidos, como So Paulo onde 91% da populao urbana. O desenvolvimento urbano brasileiro tem sido concentrado em Regies Metropolitanas na capital dos Estados e cidades plos regionais. O pas reduziu fortemente o crescimento populacional, chegando atualmente a valores de 1,4% ao ano, em mdia. Os efeitos desse processo, fazem-se sentir sobre todo o aparelhamento urbano relativo a recursos hdricos: abastecimento de gua, transporte e tratamento de esgotos cloacal e pluvial. O planejamento urbano, embora envolva fundamentos interdisciplinares, na prtica realizado dentro de um mbito mais restrito do conhecimento. O planejamento da ocupao do espao urbano no Brasil, no tem considerado aspectos fundamentais, que trazem grandes transtornos e custos para a sociedade e para o ambiente. O desenvolvimento urbano brasileiro tem produzido aumento significativo na freqncia das inundaes, na produo de sedimentos e na deteriorao da qualidade da gua.</p> <p>3</p> <p>80 Parcela Urbana em % 70 60 50 40 30 20 10 0 1940 1950 1960 1970 1980 1991 2000 2020 Brasil Mundo</p> <p>Anos</p> <p> Figura 1.1 Evoluo da urbanizao no Brasil e no Mundo (Fonte: Mega-cities appud Folha de So Paulo 4/2/1996) A medida que a cidade se urbaniza, em geral, ocorrem os seguintes impactos: aumento das vazes mximas (em at 7 vezes, Leopold,1968) devido ao aumento da capacidade de escoamento atravs de condutos e canais e impermeabilizao das superfcies; aumento da produo de sedimentos devido a desproteo das superfcies e a produo de resduos slidos (lixo); e a deteriorao da qualidade da gua, devido a lavagem das ruas, transporte de material slido e as ligaes clandestinas de esgoto cloacal e pluvial.</p> <p>Adicionalmente, existem os impactos da forma desorganizada como a infra-estrutura urbana implantada, tais como: (i) pontes e taludes de estradas que obstruem o escoamento; (ii) reduo de seo do escoamento aterros; (iii) deposio e obstruo de rios, canais e condutos de lixos e sedimentos; (iii) projetos e obras de drenagem inadequadas. Esses impactos tm produzido um ambiente degradado, que nas condies atuais da realidade brasileira somente tende a piorar. Esse processo, infelizmente no est sendo contido, mas est sendo ampliado a medida que os limites urbanos aumentam ou a densificao se torna intensa. A gravidade dessa tendncia ocorre principalmente nas mdias e grandes cidades brasileiras. A importncia desse impacto est latente atravs da imprensa e da TV, onde se observa, em diferentes pontos do pas, cenas de enchentes associadas a danos materiais e humanos. As aes pblicas atuais, em muitas cidades brasileiras, esto indevidamente voltadas para medidas estruturais com viso pontual. A canalizao tem sido extensamente utilizada para transferir a enchente de um ponto a outro na bacia, sem que sejam avaliados os efeitos a jusante ou os reais benefcios da obras. Os custos de canais revestidos, freqentemente utilizados nas reas mais urbanizadas, so de: US $ 1,7 milhes/ km em Porto Alegre, para canais de pequena largura (DEP apud Pedrosa, 1996); a 50,0 milhes/km, para um canal retangular de 17 m de largura e cerca de 7 m de profundidade com paredes estruturadas no Ribeiro dos Meninos em So Paulo. O prejuzo pblico dobrado, j que alm de no resolver o problema, os recursos so gastos de forma equivocada. Esta situao ainda mais grave quando se soma o aumento de produo de sedimentos (reduz a capacidade dos condutos e canais) e a qualidade da gua pluvial (associada aos resduos slidos). Estas condies so decorrentes, na maioria das cidades, do seguinte: (i) da falta de considerar o planejamento da rede cloacal e pluvial e da ocupao das reas de risco quando se formulam os Planos Diretores de Desenvolvimento Urbano; (ii) o gerenciamento inadequado da implantao das obras pblicas e privadas no ambiente.</p> <p>4</p> <p>2. Impacto no Escoamento do desenvolvimento urbano 2.1 Tipos de Enchentes As enchentes em reas urbanas so devido a dois processos, que ocorrem isoladamente ou de forma integrada: enchentes devido urbanizao: so o aumento da freqncia e magnitude das enchentes devido a ocupao do solo com superfcies impermeveis e rede de condutos de escoamentos. Adicionalmente o desenvolvimento urbano pode produzir obstrues ao escoamento como aterros e pontes, drenagens inadequadas e obstrues ao escoamento junto a condutos e assoreamento; enchentes em reas ribeirinhas - as enchentes naturais que atingem a populao que ocupa o leito maior dos rios. Essas enchentes ocorrem, principalmente pelo processo natural no qual o rio ocupa o seu leito maior, de acordo com os eventos extremos, em mdia com tempo de retorno da ordem de 2 anos (figura 2.1).</p> <p>Figura 2.1 Caracterizao dos leitos de escoamento 2.2 Impacto no ciclo hidrolgico O desenvolvimento urbano altera a cobertura vegetal provocando vrios efeitos que alteram os componentes do ciclo hidrolgico natural. Com a urbanizao, a cobertura da bacia alterada para pavimentos impermeveis e so introduzidos condutos para escoamento pluvial, gerando as seguintes alteraes no referido ciclo: 1. Reduo da infiltrao no solo; 2. O volume que deixa de infiltrar fica na superfcie, aumentando o escoamento superficial. Alm disso, como foram construdos condutos pluviais para o escoamento superficial, tornando-o mais rpido, ocorre reduo do tempo de deslocamento. Desta forma as vazes mximas tambm aumentam, antecipando seus picos no tempo (figura 2.2); 3. Com a reduo da infiltrao, o aqfero tende a diminuir o nvel do lenol fretico por falta de alimentao (principalmente quando a rea urbana muito extensa), reduzindo o escoamento subterrneo. As redes de abastecimento e cloacal possuem vazamentos que podem alimentar o aqferos, tendo efeito inverso do mencionado; 4. Devido a substituio da cobertura natural ocorre uma reduo da evapotranspirao, j que a superfcie urbana no retm gua como a cobertura vegetal e no permite a evapotranspirao das folhagens e do solo; Na figura 2.2 so caracterizadas as alteraes no uso do solo devido a urbanizao e seu efeito sobre o hidrograma e nos nveis de inundao.</p> <p>5</p> <p>Figura 2.2 Caractersticas das alteraes de uma rea rural para urbana (Schueler, 1987).</p> <p>6</p> <p>Essas so as principais alteraes no balano hdrico quantitativo. A proporo como esses valores se alteram variam de acordo com as condies de cada localidade em funo do tipo de solo, cobertura, geologia, pluviosidade e clima. Na tabela 2.1 apresentado um exemplo quantitativo para um clima temperado. Para uma localidade onde a cobertura rochosa e impermevel provavelmente as alteraes relativas sero menores. No entanto, para bacias onde o escoamento superficial insignificante o impacto poder ser maior. O impacto da urbanizao mais significativo para precipitaes de maior freqncia onde o efeito da infiltrao mais importante. Para precipitaes de baixa freqncia (alto tempo de retorno) a relao entre as condies naturais e com urbanizao so relativamente menores. A tendncia de que a medida que aumenta o risco diminua a diferena relativa entre as vazes mximas pr-urbana e urbana. Para uma enchente de risco alto a proporo da precipitao que infiltra sobre o total precipitado diminui pois a infiltrao tende a ser a mesma, independentemente da precipitao, j que esta maior que a capacidade de infiltrao. Como a rede de pluviais est dimensionada para riscos pequenos, ocorrem alagamentos que funcionam como amortecedores, tambm observados nas condies naturais das bacias.</p> <p>Tabela 2.1 Variao do balano hdrico com a urbanizao num clima temperado, em % da precipitao total (OECD,1986) Elementos dos Balano Pr-urbano Urbano % % Evapotranspirao 40 25 Escoamento superficial 10 43 Escoamento subterrneo 50 32 total do escoamento 60 75 Yoshimoto e Suetsugi (1990) apresentaram resultados do aumento da urbanizao numa bacia na vizinhana de Tquio ao longo de um perodo longo. Na figura 2.3 pode-se observar a variao do tempo de concentrao, rea impermevel e hidrograma ao longo dos anos de desenvolvimento da bacia. O impacto quantitativo sobre a vazo mxima foi estimado para uma bacia de 1 mi2 por Leopold (1968). O referido autor estabeleceu o aumento da vazo mdia mxima de cheia com base no aumento da percentagem de rea impermevel e de condutos, apresentado na figura 2.4. Pode-se observar dessa figura que o aumento da vazo mxima de uma bacia urbanizada pode chegar, para valores limites superiores, a seis vezes a vazo mxima natural. Para avaliar o impacto da urbanizao na Regio Metropolitana de Curitiba, Tucci (1997) utilizou os dados de bacias rurais e urbanas. Na figura 2.5 apresentada a relao entre a vazo mdia de enchente e a rea da bacia para postos localizados no rio Iguau e seus afluentes. Nessa figura, o ponto que se distancia da tendncia, na parte superior, se refere a bacia do rio Belm, com 42 km2, 100% urbanizada, com cerca de 60% de reas impermeveis. Os dois pontos um pouco acima da reta so de duas outras bacias (Palmital, 7% e Atuba, 15% de reas impermeveis), que esto em processo de urbanizao. Nas demais bacias, pode-se considerar desprezvel o nvel da urbanizao, se comparado com a bacia total. Utilizando a funo ajustada com base nos rios no urbanizados, pode-se estimar qual seria a vazo mdia de cheia para o rio Belm, em condies de prdesenvolvimento. A relao entre a vazo urbanizada e de pr-desenvolvimento de 6 vezes. 2.3 Impacto Ambiental sobre o ecossistema aqutico Com o desenvolvimento urbano vrios elementos antrpicos so introduzidos na bacia hidrogrfica que atuam sobre o ambiente. Alguns dos principais problemas so discutidos a seguir:</p> <p>7</p> <p>Aumento da Temperatura As superfcies impermeveis absorvem parte da energia solar aumentando a temperatura ambiente, produzindo ilhas de calor na parte central dos centros urbanos, onde predomina o concreto e o asfalto. O asfalto, devido a sua cor, absorve mais energia devido a radiao solar do que as s...</p>