iph 01 020 hidrologia ii controle de cheias e drenagem...
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Definições
Cheias
Enchentes
Inundações
Alagamentos
Impactos da urbanização
Tipos de sistemas de drenagem
Enchentes ribeirinhas
A população ocupa uma área que
naturalmente tem risco de inundação
por cheias naturais de um rio
próximo.
Inundações provocadas pela
urbanização
Uma área começa a ser inundada
por causa do aumento de
escoamento superficial decorrente da
impermeabilização a montante
Inundações em
áreas ribeirinhas:
Quando a população
ocupa o leito maior do
rio (inundado, em
média, uma vez a
cada 2 anos).
Decorrência do
processo “natural” do
ciclo hidrológico.
Inundações devido à
urbanização:
Quando a ocupação do
solo (com superf.
impermeáveis e redes de
condutos) aumenta a
magnitude e também a
freqüência dos
alagamentos.
Enchentes Alagamento
União da Vitória Inundações pequenas no período de 1959 a 1982;
Período de crescimento econômico
Depois de 1982 várias inundações com total de prejuízo até 1993 de US $ 160 milhões para uma cidade de 80 mil habitantes
Conflito com COPEL com acusações de efeito da barragem de Foz de Areia
Porto Alegre • existem dados de níveis de inundação desde 1899
• vários eventos até 1967
• em 1970 foi construído um sistema de proteção para a cidade
• Nos últimos anos houve um movimento na cidade para a
retirada do dique de inundação (muro da Mauá), considerando
que não tinham ocorrido eventos nos últimos 38 anos
Seção transversal natural x artificial
Assoreamento; tendência
a criar bancos de areia e
voltar a uma forma
“mais natural”.
Equilíbrio
Inundações em
áreas ribeirinhas:
Quando a população
ocupa o leito maior do
rio (inundado, em
média, uma vez a
cada 2 anos).
Decorrência do
processo “natural” do
ciclo hidrológico.
Inundações devido à
urbanização:
Quando a ocupação do
solo (com superf.
impermeáveis e redes de
condutos) aumenta a
magnitude e também a
freqüência dos
alagamentos.
Enchentes Alagamento
Outros impactos da urbanização
Quando o recolhimento de
resíduos sólidos (lixo) não é
eficaz, a capacidade da rede de
drenagem pode ser
comprometida.
Sistemas de Drenagem
Drenagem Pluvial
Escoamento das água de chuva, grandes diâmetros
Drenagem Cloacal;
Escoamento das águas servidas, pequenos diâmetros.
Rede Mista;
Técnica tradicional menos oneroso.
Separador Absoluto;
Ideal, pois aumenta eficiência estações de tratamento (caso elas
existam)
Problemas Freqüentes
Sistemas de Drenagem cidades menores ou pequenas áreas urbanas se
desenvolvem com fossas sépticas;
com o crescimento, é projetada uma rede cloacal,
mas não é prevista a ligação;
a rede e a estação de tratamento trabalham com
baixo volume de esgoto;
a rede de drenagem pluvial drena o esgoto os
mananciais são contaminados
proliferação de doenças
Vulnerabilidade
Os impactos de uma inundação podem
ser maiores ou menores, dependendo
de quantas pessoas e propriedades
estão expostas à inundação.
Controle de cheias
Métodos estruturais – aumento da capacidade canais
– diques
– reservatórios
– trincheiras de infiltração
– pavimentos permeáveis
– parques lineares
Métodos não estruturais – zoneamento de ocupação
– seguros
Drenagem Urbana:
Evacuação rápida dos excessos pluviais por
canais e condutos enterrados
Soluções caras e, muitas vezes, ineficientes
Apenas transfere para jusante as inundações. A
população perde duas vezes: custo mais alto e
maiores inundações.
Canais e condutos podem produzir custos 10
vezes maiores que o controle na fonte;
a canalização aumenta os picos para jusante
Drenagem Urbana:
Abordagem Higienista
(“tradicional”)
Drenagem Urbana:
Abordagem Ambientalista
ou Compensatória
(“alternativa”)
Manutenção e recuperação de
ambientes, de forma a os terem
saudáveis tanto interna quanto
externamente à área urbana.
Medidas de controle devem ser
integradas ao planejamento
ambiental do meio urbano
Drenagem Urbana:
Sistema de proteção contra inundações
de Porto Alegre
• Diques externos
• Diques internos
• Condutos forçados
• Casas de bombas
Medidas na macrodrenagem
detenção são reservatórios mantidos secos na maior parte do tempo e são utilizados para controle de pico, ou seja controle quantitativo;
retenção são reservatórios mantidos com lâminas de água que têm a função de reduzir o pico e melhoria da qualidade da água. Por exemplo, banhados ou reservatórios urbanos.
As retenções necessitam de maior volume e mais espaço;
As detenções fechadas podem custar até 7 vezes as enterradas (sem considerar desapropriação).
A primeira parte da precipitação efetiva (~25 mm) possui 90% da carga poluente.
Planejamento da expansão da
macro-drenagem
geralmente as áreas junto aos rios possuem espaço para parques;
Planeje os parques, utilizando um parcela do mesmo para retenção ou detenção (~2 – 3 da área;
É possível obter as áreas no desmembramento dos loteamento dentro das áreas públicas;
É possível também legislar para que o desenvolvimento do parque seja do empreendedor
Reservatório enterrado
ligado ao telhado de uma
casa
Condições básicas:
•Limite da vazão de saída da área;
•Volume que permitirá o controle da
vazão da saída.
Condicionantes:
•Cota da rede pluvial;
•Cota do terreno.
Alternativas de controle de acordo
com tipo de sistemas de drenagem
Sistemas separados
Sistemas mistos
Sistema separador
Rede de coleta de esgoto independente com tratamento de esgoto;
Rede pluvial com sistemas on-line e controle do resíduo sólido e manejo da carga poluente pluvial
Vantagens: manejo adequado das detenções e retenções urbanas com maior tempo de residência, permite o controle da qualidade da água; evita-se águas contaminadas nas enchentes superiores a de projeto; evita-se o odor no período seco; evita-se o colapso de sistemas de drenagem por corrosão.
Desvantagens: no cenário de transição o custo inicial da implantação da rede de esgoto separadora.
Área de
retenção de
material sólido
Região de
amortecimento
Cenários de transição
Os custos para sair de um sistema misto para separador podem ser altos;
Para escalonar no tempo é possível iniciar pela macro-drenagem;
Depois o projeto pode ser densenvolvido pelos sistemas secundários;
Neste cenário continuam as inundações nos secundários.
Quando a cidade estiver coberta pelo separador é possível eliminar as conexões.
ETE
Sistema de
macro-
drenagem com
controle
Sistema de coleta de esgoto cloacal
O excedente é
transferido para a
macro-drenagem
Estimativas de custos
Detenções abertas da ordem de R$100 a 120/m3
Detenções fechadas R$ 500 a 700/m3
estes custos variam com desapropriação, uso de bombas, operação e manutenção.
As estimativas de custo anual para operação e manutenção ficam da ordem de 2 a 5% do investimento, dependendo da quantidade de material sólido e freqüência com que a detenção deve ser limpa (inundações).
Infiltração: Vantagens e Desvantagens
redução das vazões máximas à jusante;
redução do tamanho dos condutos;
aumento da recarga do aqüífero;
preservação da vegetação natural;
redução da poluição transportada para os rios;
impermeabilização do solo de algumas áreas pela falta de manutenção;
aumento do nível do lençol freático, atingindo construções em subsolo.
Infiltração: Não é recomendável quando
Profundidade do lençol freático no período chuvoso menor que 1,20 m, abaixo da superfície infiltrante;
Camada impermeável a 1,20 m ou menos da superfície infiltrante;
A superfície infiltrante está preenchida (ao menos que este preenchimento seja de areia ou cascalho limpos);
Os solos superficiais e subsuperficiais são classificados, segundo o SCS, como pertencentes ao grupo hidrológico D, ou a taxa de infiltração saturada é menor que 7,60 mm/h, como relatado pelas pesquisas de solo do SCS;
Trincheiras de infiltração ou
percolação: não são recomendáveis
Profundidade do lençol freático no período chuvoso menor que 1,20 m, abaixo do fundo do leito de percolação;
Camada impermeável a 1,20 m ou menos do fundo do leito de percolação;
O leito de percolação está preenchida (ao menos que este preenchimento seja de areia ou cascalho limpos);
Os solos superficiais e sub-superficiais são classificados, segundo o SCS, como pertencentes aos grupos hidrológicos C ou D, ou a condutividade hidráulica saturada dos solos é menor que 2.10^-5 m/s.
Comprimento: 10 m; largura: 0,8 m; profundidade:
1m
Área de contribuição: 600 m2
Áreas com paralelepípedos, terreno natural e grama
Monitorado desde Julho 1999
Trincheira 1
Trincheira 2
3 módulos separados
comprimento: 3 m; largura: 0,8 m;
profundidade: 1m
Área contribuinte: 450 m2
paralelepípedos
Monitorado desde setembro de 2001
Pavimentos permeáveis
Blocos vazados
Asfalto poroso
Concreto poroso
Estacionamento construído para monitoramento no IPH
Variáveis* Solo Compactado
Concreto Bloco de Concreto
Paralele-pípedo
Bloco Vazados
I
(mm/h) 112 110 116 110 110
P (mm) 18,66 18,33 19,33 18,33 18,33
Q (mm) 12,32 17,45 15,00 10,99 0,5
C 0,66 0,95 0,78 0,60 0,03
*I =intensidade da precipitação; P = precipitação total mm; Q = escoamento total; C = coeficiente de escoamento
Dispositivo Características Vantagens Desvantagens Condicionantes físicos para a
utilização da estrutura
Planos e Valos
de Infiltração
com drenagem
Gramados, áreas com
seixos ou outro
material que permita a
infiltração natural
Permite
infiltração de
parte da água
para o sub-solo.
Planos com declividade >
0,1% não devem ser
usados; o transporte de
material sólido para a área
de infiltração pode reduzir
sua capacidade de
infiltração
Profundidade do lençol freático no
período chuvoso >1,20 m. A
camada impermeável deve > 1,20
m de profundidade. A taxa de
infiltração do solo quando
saturado > 7,60 mm/h.
Planos e Valos
de Infiltração
sem drenagem
Gramados, áreas com
seixos ou outro
material que permita a
infiltração natural
Permite
infiltração da
água para o
sub-solo.
O acúmulo de água no
plano durante o período
chuvoso não permite
trânsito sobre a área.
Planos com declividade
que permita escoamento
para fora do mesmo.
Profundidade do lençol freático no
período chuvoso > 1,20 m. A
camada impermeável deve > 1,20
m de profundidade. A taxa de
infiltração do solo quando
saturado > 7,60 mm/h.
Pavimentos
permeáveis
Superfícies
construídas de
concreto, asfalto ou
concreto vazado com
alta capacidade de
infiltração
Permite
infiltração da
água.
Não deve ser utilizado
para ruas com tráfego
intenso e/ou de carga
pesada, pois a sua
eficiência pode diminuir.
Profundidade do lençol freático no
período chuvoso maior que 1,20
m. A camada impermeável deve
estar a mais de 1,20 m de
profundidade. A taxa de infiltração
de solo saturado > 7,60 mm/h.
Poços de
Infiltração,
trincheiras de
infiltração e
bacias de
percolação
Volume gerado no
interior do solo que
permite armazenar a
água e infiltrar
Redução do
escoamento
superficial e
amortecimento
em função do
armazenamento
Pode reduzir a eficiência
ao longo do tempo
dependendo da
quantidade de material
sólido que drena para a
área.
Profundidade do lençol freático no
período chuvoso > 1,20 m. A
camada impermeável deve > 1,20
m de profundidade. A taxa de
infiltração de solo saturado > 7,60
mm/h.Bacias de percolação a
condutividade hidráulica saturada
> 2.10-5 m/s.
Parques lineares e Renaturalização
Recuperar as funções naturais dos sistemas
hídricos urbanos
Depois da coleta e tratamento de esgoto
retenções e controle da qualidade da água
Recuperar o meio ambiente aquático e as
condições naturais