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IX-067 - BACIAS DE DETENO E RETENO PARA O CONTROLE DE CHEIAS URBANAS APLICAO NA BAIXADA DE JACAREPAGU

Aline Pires Verl(1) Engenheira Civil pela Escola Politcnica da UFRJ. Mestre em Cincias em Engenharia Civil pela COPPE/UFRJ. Pesquisadora do Laboratrio de Hidrulica Computacional, da COPPE/UFRJ. Doutoranda em Engenharia Civil na COPPE/UFRJ. Marcelo Gomes Miguez Professor Adjunto da Escola Politcnica/UFRJ. Doutor em Cincias em Engenharia Civil pela COPPE/UFRJ.

Endereo(1): Av. Athos da Silveira Ramos, 149 CT 2 andar, sala I206 Cidade Universitria Rio de Janeiro - RJ - CEP: 21941-909- Brasil - Tel: (21) 2562-7833 - e-mail: alineverol@coc.ufrj.br

RESUMO A bacia do rio Guerengu/Arroio Pavuna, localizada na Zona Oeste do municpio do Rio de Janeiro, apresenta srios problemas de drenagem urbana e de poluio hdrica. Como resultado desta situao, esta regio afetada com freqncia por enchentes, que ocasionam significativas perdas tangveis e intangveis, e a pssima condio da qualidade da gua destes rios faz com que a probabilidade de contaminao de moradores das comunidades locais por doenas de veiculao hdrica seja mais elevada, alm de contribuir para a degradao da paisagem local e da qualidade da gua da Lagoa de Jacarepagu e dos outros corpos hdricos que se comunicam com esta. Recentemente, o problema das enchentes vem sendo abordado segundo uma nova tica. Considera-se mais importante tratar o problema em sua causa, de forma sistmica, com atuaes distribudas sobre a paisagem urbana, para reduzir e retardar picos de cheia. Esse tipo de atuao busca restaurar condies mais prximas daquelas do escoamento natural original. Prticas recentes de projetos de drenagem tm envolvido o uso das chamadas Best Management Practices (BMPs). Este trabalho tem como objetivo propor o pr-dimensionamento de medidas do tipo BMP, usadas para o controle de enchentes e para o tratamento da qualidade da gua, mas que tambm podero ser usadas como amenidades, agregando aspectos estticos e valorizando o ambiente construdo, com base em um diagnstico da situao da drenagem urbana da bacia do rio Guerengu/Arroio Pavuna.

PALAVRAS-CHAVE: Bacia de deteno, bacia de reteno, controle de cheias urbanas.

INTRODUO A bacia do rio Guerengu/Arroio Pavuna, localizada na Zona Oeste do municpio do Rio de Janeiro, apresenta srios problemas de drenagem urbana e de poluio hdrica. Como resultado desta situao, esta regio afetada com freqncia por enchentes, que ocasionam significativas perdas tangveis e intangveis, e a pssima condio da qualidade da gua destes rios faz com que a probabilidade de contaminao de moradores das comunidades locais por doenas de veiculao hdrica seja mais elevada, alm de contribuir para a degradao da paisagem local e da qualidade da gua da Lagoa de Jacarepagu e dos outros corpos hdricos que se comunicam com esta.

Os formadores do Guerengu/Arroio Pavuna so os rios Monjolo, Areal e do Engenho Novo, conforme ilustra a figura 1.

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Figura 1: Vista do rio Guerengu e seus principais afluentes.

Recentemente, o problema das enchentes vem sendo abordado segundo uma nova tica. Considera-se mais importante tratar o problema em sua causa, de forma sistmica, com atuaes distribudas sobre a paisagem urbana, para reduzir e retardar picos de cheia. Esse tipo de atuao busca restaurar condies mais prximas daquelas do escoamento natural original. Prticas recentes de projetos de drenagem tm envolvido o uso das chamadas Best Management Practices (BMPs).

As BMPs podem ser definidas como o conjunto de medidas implementadas em uma bacia hidrogrfica com o objetivo de atenuar os impactos da urbanizao, considerando no s os aspectos relacionados quantidade de gua, mas tambm aqueles associados qualidade da gua que escoa sobre a bacia (AMEC, 2001). De acordo com ASCE/EWRI (2001), preciso avaliar diversos fatores para determinar qual BMP (em alguns casos, quais BMPs) apropriada para cada local, considerando as vantagens e desvantagens de cada uma.

Entre os tipos mais comuns destacam-se: medidas de infiltrao, como filtros de areia, trincheira de infiltrao, valos de infiltrao; e medidas de armazenamento, como charcos (wetlands) e bacias de deteno e reteno (stormwater ponds), estas ltimas apresentadas esquematicamente nas figuras 2 e 3.

Figura 2: Perfil esquemtico de um reservatrio de deteno (Maidment, 1993)

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Figura 3 Perfil esquemtico de um reservatrio de reteno (Maidment, 1993)

Este trabalho tem como propor o pr-dimensionamento de medidas do tipo BMP, usadas para o controle de enchentes e para o tratamento da qualidade da gua, mas que tambm podero ser usadas como amenidades, agregando aspectos estticos e valorizando o ambiente construdo. Um diagnstico anteriormente realizado para a situao da drenagem urbana da bacia do rio Guerengu/Arroio Pavuna (FUNDAO COPPETEC UFRJ, 2007) mostra a criticidade dos alagamentos na bacia e auxiliou na escolha da localizao das medidas aqui propostas.

METODOLOGIA A sub-bacia do Crrego do Engenho Novo foi selecionada, dentro das reas apontadas pelo diagnstico disponvel, como rea de atuao principal deste estudo, com o objetivo de se propor, de forma detalhada, medidas do tipo BMP, como piloto de uma proposta maior de atuao para toda a bacia do rio Guerengu/Arroio Pavuna.

Nessa regio, identificou-se uma rea com aspecto degradado, marginal ao rio. Trata-se de um grande terreno desocupado, limitado pela Estrada de Curicica, pelo Crrego do Engenho Novo e por duas reas de favelas (cuja expanso poderia tornar tanto o problema de quantidade, como o de qualidade, mais graves, alm de gerar uma limitao de aproveitamento do espao hoje livre). Essa rea dispe de cerca de 275 mil m, o que permite pensar na implantao de um parque ou praa, com reservatrios de amortecimento de cheias e tratamento da qualidade da gua de lavagem da bacia.

No contexto dessa discusso, uma proposta de concepo de sistema integrado de controle de enchentes passaria pela combinao de reservatrios de deteno e reteno, respectivamente associados ao controle da quantidade e qualidade da gua, com a possibilidade de revitalizar o espao urbano. Dessa forma, a rea marginal ao crrego do Engenho Novo poderia ser associada a um reservatrio de deteno, amortecendo as vazes da bacia associada, que converge para o local e atuando, portanto, na reduo do pico de enchente. A rea mais prxima Estrada de Curicica, no lado oposto margem do rio, poderia receber uma bacia de reteno, destinada ao tratamento de uma contribuio de guas superficiais, resultantes da lavagem da bacia, proveniente da rede de drenagem associada rea de urbanizao formal anexa. A bacia de reteno tambm atenuaria o pico de cheia desta contribuio da rede, mas com uma efetividade menor, por manter um volume permanente, formando um lago, destinado ao tratamento da qualidade da gua.

A figura 4 mostra uma vista area da regio em que se prope esta concepo de interveno integrada, com destaque para alguns detalhes de seu entorno.

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Figura 4: Vista area parcial e esquemtica da bacia estudada; detalhe do entorno da rea.

Na proposio que se coloca para discusso, o Crrego do Engenho Novo poderia sofrer uma interveno do tipo on-line, diretamente associada calha, implantando um barramento seletivo, com descarga de fundo, que permitisse a passagem de cheias de baixa recorrncia, mas que, para cheias maiores, fizesse o rio extravasar para o reservatrio de deteno marginal, que, por sua vez, deveria ter suas cotas rebaixadas para funcionar como plancie de inundao controlada do rio. Assim, o reservatrio seria formado pela implantao do barramento na prpria calha.

As definies de projeto adotadas para o barramento proposto foram:

Passagem da cheia de 1 ano de tempo de recorrncia pelo dispositivo de fundo, evitando que a nova praa seja alagada por chuvas corriqueiras.

Adoo do tempo de recorrncia de 20 anos para dimensionamento do reservatrio na sua capacidade mxima.

Armazenamento e amortecimento de parte das cheias maiores que 1 ano de tempo de recorrncia at o limite da cheia de 20 anos de tempo de recorrncia, quando ento o vertedouro de segurana passa a funcionar.

O vertedouro foi calculado para dar passagem a uma cheia de 50 anos, sem permitir alagamento do entorno do reservatrio.

Assim, para cheias de recorrncia mais freqentes, a janela de fundo permita sua passagem sem ocorrncia de armazenamento lateral. Vazes de menor porte (e menor risco de gerar alagamentos a jusante da bacia) passariam sem ocupar e, conseqentemente, sujar a rea marginal definida como reservatrio. A bacia de deteno, quando seca, poderia ser usada como rea recreacional, criando um ambiente mais agradvel e funcional para a populao local. Em eventos de chuva mais intensa, aps o amortecimento, dever ser previsto um plano de manuteno para o parque, que permita a rpida recuperao de suas caractersticas de recreao.

J a bacia de reteno seria implantada para receber apenas os escoamentos superficiais de lavagem da bacia contribuinte e sua rede de microdrenagem, sendo capaz de amortecer uma cheia de at 10 anos de recorrncia e

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tratar a qualidade desta gua. A gua de lavagem da bacia, ou first flush, desviada para dentro deste reservatrio e este volume calculado separadamente (Schueler, 1987). Em casos de eventos de recorrncia maior que o limite deste projeto, o vertimento deste reservatrio de reteno poderia se dar para o reservatrio de deteno, adjacente, permitindo ainda um amortecimento para situaes mais adversas do que os 10 anos de recorrncia adotados e at o limite de amortecimento do reservatrio de deteno.

Os tempos de recorrncia adotados para os clculos das chuvas de projeto foram de 1, 2, 10, 20 e 50 anos e a durao destas chuvas coincide com o tempo crtico para as sub-bacias que aportam para os dois reservatrios propostos. A figura 5 mostra as bacias de contribuio para o reservatrio de deteno (Bacia 1) e para o reservatrio de reteno (Bacia 2). As chuvas de projeto foram obtidas com o uso do sistema hidrolgico Hidro-Flu, desenvolvido por Magalhes et al. (2005).

Figura 5: Vista area e esquemtica das bacias 1 e 2

RESULTADOS A concepo de um projeto que trata dos problemas de quantidade e qualidade de gua de forma integrada, em uma bacia, pode assumir diversas configuraes. No caso em estudo, foi verificada a ineficincia de microdrenagem em parte da bacia e a forte presena de esgoto nas guas dos rios e crregos, o que mostra a criticidade do problema. Alm dessa situao, a prpria gua de lavagem da bacia tem potencial para levar uma carga poluente considervel at os corpos dgua receptores.

O diagnstico de cheias para a situao atual, realizado com o MODCEL (Miguez, 2001), apontou para alagamentos da ordem de 30 a 90 cm, nas imediaes do crrego do Engenho Novo.

Bacia de deteno

Os valores das vazes afluentes esto apresentados na tabela 1, para os diferentes tempos de recorrncia calculados.

Tabela 1: Vazes para TRs 1, 20 e 50 anos

TR Qpico 1 ano 6,3 m/s

20 anos 21,9 m/s 50 anos 28,6 m/s

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A figura 6 mostra, esquematicamente, as estruturas propostas para a rea de deteno, com as suas respectivas dimenses.

Figura 6: Desenhos esquemticos das estruturas propostas bacia de deteno

A Figura 7 apresenta o amortecimento obtido com a bacia de deteno, com reduo da vazo de cerca de 30%.

Figura 7: Amortecimento obtido com a bacia de deteno

Bacia de reteno

Os valores das vazes afluentes esto apresentados na tabela 2, para os diferentes tempos de recorrncia calculados.

Tabela 2: Vazes para TRs 2 e 10 anos TR = 2 anos TR = 10 anos

Qpr-desenvolvimento (m/s) 2,08 2,66

Qps-desenvolvimento (m/s) 7,96 9,84

Com base em Schueler (1987) e Von Sperling (1996), possvel tambm estimar uma significativa reduo de poluentes carreados pela lavagem da bacia, com melhoria, portanto, dos padres de qualidade de gua. A ttulo de exemplificao, considerando uma reteno de 2 dias, o reservatrio proposto, conforme dimenses locais

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disponveis, seria capaz de reduzir em cerca de 50% as cargas de DBO e de fsforo e em at 90% os slidos em suspenso totais.

A figura 9 mostra, esquematicamente, as estruturas propostas para a rea de reteno, com as suas respectivas dimenses.

Figura 9: Desenhos esquemticos das estruturas propostas bacia de reteno

A figura 10 mostra esquematicamente o layout final, com as duas estruturas propostas, para a rea considerada.

Figura 10: Layout esquemtico dos reservatrios de deteno e reteno

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CONCLUSES Este trabalho se preocupou em mostrar a aplicabilidade das BMPs em uma rea piloto, selecionada na bacia em estudo, mostrando a viabilidade de seu aproveitamento em projetos integrados de controle de cheias e melhoria da qualidade da gua na bacia.

A implantao destas estruturas pode ser um caminho importante para a soluo do problema de cheias, seja pela possibilidade de projetar atuaes distribudas sobre toda a bacia urbanizada, fugindo do foco tradicional que direciona esforos para a adequao da rede de drenagem, seja pela possibilidade de otimizao de recursos pelo poder pblico, com o uso de obras com mltiplas finalidades.

As medidas propostas neste trabalho tiveram resultados satisfatrios, alcanando seus objetivos e provando que podem ser dispositivos que atuam na fonte do problema, promovendo a atenuao dos impactos negativos originados pelas cheias urbanas.

importante que o tema abordado neste trabalho esteja cada vez mais presente em discusses tcnicas e cientficas.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 1. AMEC. Earth and Environmental Center for Watershed Protection. Georgia Stormwater Manegement Manual,

Volume 2: Technical Handbook. Atlanta, 2001. 2. ASCE/EWRI (American Society of Civil Engineers/Environmental and Water Resources Institute). Guide for

Best Management Practice (BMP) Selection in Urban Developed Areas, Task committee for evaluating best management practices of the Urban Water Infrastructure Management Committee, ASCE, Virginia, 2001.

3. MAIDMENT, D.R. Handbook of Hydrology. McGraw-Hill, New York, 1993. 4. FUNDAO COPPETEC UFRJ. Estudo para Recuperao Ambiental e Controle Integrado de Enchentes e

da Poluio Hdrica na Bacia do Rio Guerengu / Arroio Pavuna, Jacarepagu RJ (POLI-8498). Relatrio Final Consolidado. Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2007.

5. SCHUELER, T. R. Controlling Urban Runoff: a Practical Manual for Planning and Designing Urban BMPs. Metropolitan Washington Council of Governments, Washington D. C., USA, 1987.

6. MAGALHES, L.P.C., MAGALHES, P.C., MASCARENHAS, F.C., MIGUEZ, M.G., COLONESE, B.L., BASTOS, E.T. Sistema HIDRO-FLU para apoio a projetos de drenagem. XVI Simpsio Brasileiro de Recursos Hdricos. ABRH, Joo Pessoa, 2005.

7. MIGUEZ, M. G. Modelo Matemtico de Clulas de Escoamento para Bacias Urbanas. Tese de Doutorado, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 2001.

8. VON SPERLING, M. Introduo qualidade das guas e ao tratamento de esgotos. 2.ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental; UFMG; 1996.