iph 01 020 hidrologia ii controle de cheias e drenagem urbana … · 2012. 8. 30. · drenagem...

IPH 01 020 – Hidrologia II

Controle de cheias e

Drenagem Urbana

Walter Collischonn

Definições

Cheias

Enchentes

Inundações

Alagamentos

Impactos da urbanização

Tipos de sistemas de drenagem

Definições

Enchentes ribeirinhas

Inundações devidas à urbanização

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

Exemplos inundações ribeirinhas

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

Cheia de 1983

escoamento

normal

União da Vitória e

Porto União

Porto Alegre - 1941

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

Exemplo inundações devidas à

urbanização

Exemplos de impactos

da urbanização

Seção transversal de um rio natural

Seção transversal 1

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

Impacto da urbanização

Outros impactos da urbanização

Quando o recolhimento de

resíduos sólidos (lixo) não é

eficaz, a capacidade da rede de

drenagem pode ser

comprometida.

Assoreamento da rede de drenagem Florianópolis 2001

Outras obstruções: Pontes

Resíduos

sólidos

Drenagem

Urbana

e

Inundações Água e Saneamento

Enfoque convencional

Gerenciamento Integrado

Água e

Saneamento

Resíduos

sólidos

Drenagem

Urbana

e

Inundações

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

Inundações e enchentes

Vazão é maior do que a capacidade

do curso d’água e o excesso

extravasa.

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 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.

Detenção

Retenção

Detalhe do extravasor

Dispositivo de saída

Detenção on-line

Detenção off-line

Detenção enterrada

Detenções on-line

Exemplos figurados

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 com interceptor

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

Exemplos

Curitiba São Paulo

Belo Horizonte

Áreas esportivas Estacionamento

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).

Controle por Infiltração

Trincheiras

Áreas permeáveis

Pavimentos permeáveis

Infiltração

Plano de Infiltração

Valo de infiltração

Valos laterais com

infiltração utilizados na

lateral e na drenagem de

ruas e rodovias

Trincheira de infiltração e percolação

Ruas com infiltração nos passeios

Área de infiltração

Telhado para área de infiltração

Armazenamento e

aproveitamento

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


Blocos vazados

Asfalto poroso

Concreto poroso

Estacionamento construído para monitoramento no IPH

EXPERIMENTOS COM DIFERENTES SUPERFÍCIES

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.


período chuvoso > 1,20 m. A



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.


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.


período chuvoso > 1,20 m. A



infiltração de solo saturado > 7,60

mm/h.Bacias de percolação a

condutividade hidráulica saturada

> 2.10-5 m/s.

Armazenamento e infiltração

Parques lineares e renaturalização

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

Seul

Situação original: um pequeno rio corre por baixo da avenida

Cenários brasileiros a direita e recuperação de um rio a direita

Parque linear

Controle de cheias através de

parques lineares

Celeridade da onda de cheia é

menor quando o rio inunda a

planície.

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