UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO TECNOLGICO ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL MANEJO DE GUAS PLUVIAIS URBANAS: MEDIDAS NO CONVENCIONAIS EM DRENAGEM URBANA COM CONTROLE NA FONTE MOISS DE CASTRO ALVES NITERI 2011 MOISS DE CASTRO ALVES MANEJO DE GUAS PLUVIAIS URBANAS: MEDIDAS NO CONVENCIONAIS EM DRENAGEM URBANA COM CONTROLE NA FONTE ProjetodeGraduaodeCursoapresentado aoDepartamentodeEngenhariaCivilda UniversidadeFederalFluminense,como requisito parcial necessrio obteno de Grau deEngenheiroCivil.readeConcentrao: Saneamento Bsico Professor orientador: PROF. PAULO LUIZ DA FONSECA, D.Sc. Niteri 2011MOISS DE CASTRO ALVES MANEJO DE GUAS PLUVIAIS URBANAS: MEDIDAS NO CONVENCIONAIS EM DRENAGEM URBANA COM CONTROLE NA FONTE ProjetodeGraduaodeCursoapresentado aoDepartamentodeEngenhariaCivilda UniversidadeFederalFluminense,como requisito parcial necessrio obteno de Grau deEngenheiroCivil.readeConcentrao: Saneamento Bsico BANCA EXAMINADORA _______________________________________________________ PROF. ANDR LUIZ LUPINACCI MASSA, M.Sc. Universidade Federal Fluminense _______________________________________________________ PROF. ELSON ANTONIO DO NASCIMENTO, D.Sc. Universidade Federal Fluminense _______________________________________________________ PROF. PAULO LUIZ DA FONSECA, D.Sc. (Orientador) Universidade Federal Fluminense Niteri 2011 minha querida e iluminada av, em memria, Esmeralda Alves, por sempre ter sido uma incentivadora dos meus sonhos AGRADECIMENTOS minha esposa, Emanuelle Aguiar, pelo seu amor, carinho, pacincia e incentivo ao longo de toda essa jornada de graduao e durante a realizao deste trabalho. Aos meus pais, Joo Paulo e Lcia Helena, pelo amor e dedicao incondicional minha educao. todos os demais familiares, em especial meu irmo Lucas Alves e meu tio Altair Costa, pelo apoio e colaborao durante esta jornada. Ao meu Orientador, Professor Paulo Luiz da Fonseca, pela disponibilidade, idias, sugestes, crticas e ensinamentos. AosprofessoresdoDepartamentodeEngenhariadaUniversidadeFederal Fluminense, pela transferncia de conhecimento. Aosmeuscolegasdetrabalho,EuniceMaria,TaniaSilva,RosaSilvaeCarlos Antoniopeloapoioimensurvelaolongodocursoequandodarealizaodeste trabalho. Aosmeusamigosdecursopeloapoioduranteaconvivncianasdependncias da Escola de Engenharia. AosmeusgrandesamigosLuizFernando,RaphaelPasseri,FernandaMolina, Daniella Souza pela amizade, alegria e incentivo.

Sempre que houver alternativas tenha cuidado. No opte pelo conveniente, pelo confortvel, pelo respeitvel, pelo socialmente aceitvel, pelo honroso. Opte pelo que faz o seu corao vibrar. Opte pelo que gostaria de fazer, apesar de todas as consequncias. Osho RESUMO Ocrescimentopopulacionaldesordenadonasmdiasegrandescidades brasileirastem provocadoumaumentosignificativodas taxasdeimpermeabilizaodo solo.Estaimpedequeaguadaschuvasinfiltrenosoloaumentando,dessaforma,o volumeeavelocidadedodeflvioquecheganoscursosdguasquedrenaabacia. Almdisso,pautadonumavisohigienista,osistemadedrenagemdascidades brasileirasforamprojetadosparatransferiraenchenteparajusante.Verificamos, portanto, uma significativa frequncia das enchentes aliada seus prejuzos econmicos e de sade pblica. necessrio,portanto,buscaralternativasparasolucionarosproblemasde drenagemurbana.Umasoluoseriaimplantarmedidasnoconvencionaisde drenagem urbana pautadas na reteno do escoamento ainda na sua fonte. Dentrodestesconceitos,opresentetrabalhoapresentaascaractersticasdos principaismtodosparacontrolarasenchentesnolocalondeaimpermeabilizao predominante. Paraefeitodeanlisefoifetoumestudocomparativodeprojetosdedrenagem paraumareadeurbanizaoconsolidadanobairroAnchietanacidadedoRiode Janeiro,ondefoiconsideradoasituaoatualeumapropostadeimplantaopelo poder pblico de uma poltica de educao ambiental e de troca do pavimento existente nas ruas por pavimentos porosos. Esteestudonosmostrousereficienteaadoodemedidasdecontenona fonte, uma vez que apresentou uma reduo de 15,2% nos custos das tubulaes e de 42,8% no volume de deflvio escoado.Finalmente,conclui-sequeasmedidasdecontenonafontepodemseruma alternativaparaamelhoriadossistemasdedrenagem,contudoopoderpblicodeve atuardeformaaimplementarasmedidasnainfraestruturadesuaresponsabilidadee incentivar a adoo das mesmas nas reas particulares. Palavras chave: Drenagem urbana; Urbanizao; Medidas no convencionais ABSTRACT Population growth in the disordered medium and large Brazilian cities has caused asignificantincreaseintheratesofsoilsealing.Thispreventsrainwaterseepintothe groundtherebyincreasingthevolumeandvelocityofrunoffthatreachesthewater coursesthatdrainthebasin.Furthermore,basedonavisionhygienist,thedrainage systemoftheBraziliancitiesweredesignedtomovetheflooddownstream.Wefind, therefore,asignificantfrequencyoffloodscombinedwiththeireconomiclossesand public health. Itisthereforenecessarytoseekalternativestosolvetheproblemsofurban drainage.Onesolutionistodeployunconventionalmeasuresquideddrainageinurban runoff retention even at its source. Within these concepts, this paper present the characteristics of the main methods to control flooding on the site where the waterproofing is predominant. For purposes of analysis has been made a comparative study of drainage projects toanurbanareaofAnchietaconsolidatedinthedistrictinthecityofRiodeJaneiro, where he was considered the current situation and a proposal for implementation by the governmentofapolicyofenvironmentaleducationandexchangeoftheexisting pavement on the streets for porous floor. Thisstudyhasshowntobeefficienttoadoptmeasurestocontainthesource, since a decrease of 15,2% in the costs of pipeline and 42,8% in volume of runoff drained. Finally,weconcludethatthecontainmentatthesourcemaybeanalternativeforthe improvementofdrainagesystems,howeverthegovernmentmustacttoimplementthe measuresintheinfrastructureoftheirresponsibilityandencouragetheiradoptionin particular areas. Key words: Urban Drainage; Urbanization; Unconventional Measures SUMRIO 1. INTRODUO .............................................................................................................. 13 2. OBJETIVO E METODOLOGIA ...................................................................................... 16 3. IMPACTOS HIDROLGICOS DA URBANIZAO ...................................................... 17 3.1.Ciclo Hidrolgico ................................................................................................... 17 3.2.Efeitos da Urbanizao Aspectos Quantitativos ................................................ 18 3.3.Efeitos da urbanizao Aspectos Qualitativos ................................................... 20 4. MEDIDAS DE CONTROLE DE ENCHENTES .............................................................. 22 4.1.Medidas No-Estruturais ...................................................................................... 23 4.1.1. Regulamentao e Planejamento do uso do solo................................................. 23 4.1.2. Sistemas de Previso de Cheias e Alertas ........................................................... 24 4.1.3. Seguros contra enchentes .................................................................................... 24 4.1.4. Programa de educao ambiental ........................................................................ 25 4.2.Medidas Estruturais .............................................................................................. 25 4.2.1. Medidas intensivas ............................................................................................... 25 4.2.1.1.Intervenes que aceleram o escoamento..................................................... 25 4.2.1.2.Intervenes que retardam o escoamento ..................................................... 26 4.2.1.3.Desvios do escoamento ................................................................................. 26 4.2.2. Medidas extensivas .............................................................................................. 26 4.2.3. Tcnicas para controle na fonte............................................................................ 28 4.2.4. Tcnicas Lineares ................................................................................................. 28 4.2.5. Tcnicas para controle centralizado ..................................................................... 28 5. MEDIDAS NO CONVENCIONAIS DE CONTROLE DE CHEIAS URBANAS NA FONTE ............................................................................................................................... 29 5.1.Medidas de Controle com disposio no local ......................................................... 30 5.1.1.Dispositivos de Infiltrao ..................................................................................... 31 5.1.1.1.Superfcies de Infilitrao .................................................................................. 31 5.1.1.1.1.Concepo e utilizao ..................................................................................... 31 5.1.1.1.2.Critrios de dimensionamento ........................................................................... 32 5.1.1.1.3.Operao e manuteno ................................................................................... 33 5.1.1.2.Trincheiras de Infiltrao ................................................................................... 33 5.1.1.2.1.Concepo e utilizao ..................................................................................... 36 5.1.1.2.2.Vantagens e Desvantagens .............................................................................. 38 5.1.1.2.3.Critrios de Dimensionamento .......................................................................... 38 5.1.1.2.4.Operao e Manuteno ................................................................................... 42 5.1.1.3.Poos de Infiltrao ........................................................................................... 42 5.1.1.3.1.Vantagens e Desvantagens .............................................................................. 44 5.1.1.3.2.Concepo e utilizao ..................................................................................... 44 5.1.1.3.3.Critrios de Dimensionamento .......................................................................... 45 5.1.1.3.4.Operao e Manuteno ................................................................................... 46 5.1.1.4.Pavimentos Permeveis .................................................................................... 46 5.1.1.4.1.Concepo e utilizao ..................................................................................... 47 5.1.1.4.2.Operao e Manuteno ................................................................................... 49 5.1.2.Dispositivos de Controle de Entrada ..................................................................... 49 5.1.2.1.Telhado Verde ................................................................................................... 49 5.1.2.1.1.Telhados Verdes e o escoamento superficial .................................................... 51 5.1.2.2.Reuso de guas ................................................................................................ 53 5.1.3.Dispositivo de deteno in situ ............................................................................. 54 5.1.3.1.Microreservatrios para deteno em lotes urbanos ......................................... 54 5.1.3.1.1.Concepo e Utilizao ..................................................................................... 56 5.1.3.1.2.Critrios de dimensionamento ........................................................................... 57 5.1.3.1.3.Operao e Manuteno ................................................................................... 61 6. ESTUDO DE CASO ...................................................................................................... 62 6.1.Critrios e Parmetros de Projeto ............................................................................ 62 6.2.Resultados ............................................................................................................... 63 7. CONCLUSES ............................................................................................................. 65 8. BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 66 ANEXOS ............................................................................................................................ 69

LISTA DE FIGURAS Figura 1 -Consolidao da Urbanizao - Centro - Rio de Janeiro - RJ ........................ 13 Figura 2 - Ciclo Hidrolgico .............................................................................................. 18 Figura 3 - Diferena de Hidrograma antes e ps urbanizao ......................................... 19 Figura 4 - Alagamento no Jardim Botnico, Rio de janeiro, RJ ....................................... 20 Figura 5-Principais problemas originrios da urbanizao na quantidade e qualidade da gua. ................................................................................................................................ 21 Figura 6 - Esquema de obras e dispositivos de reteno/deteno ................................ 30 Figura 7 - Superfcie de Infiltrao ................................................................................... 31 Figura 8 - Trincheira de Infiltrao ................................................................................... 34 Figura 9 - Execuo de um trincheira de infiltrao ......................................................... 35 Figura 10 - Trincheira de Innfiltrao ............................................................................... 36 Figura 11 - Poo de Infiltrao ......................................................................................... 43 Figura 12 - Seo tipo de um pavimento permevel ....................................................... 47 Figura 13 - Exemplo de execuo de um pavimento permevel ..................................... 48 Figura 14 - Corte esquemtico de um telhado verde ....................................................... 51 Figura 15 - Telhado verde da Escola de Arte, Design e Multimdia da Universidade Tecnolgica de Nanyang, Singapura. .............................................................................. 52 Figura 16 - Esquema de deteno em lote urbano .......................................................... 55 Figura 17 - Esquema de deteno em lote urbano .......................................................... 56 Figura 18 - Esquema de deteno em lote urbano .......................................................... 56 Figura 19 - Mtodo Curva Envelope ................................................................................ 59 LISTA DE TABELAS Tabela 1-Medidas estruturais de controle de cheias . ..................................................... 27 Tabela 2 - Porosidade efetiva de materias de enchimento .............................................. 35 Tabela 3 - Coeficiente de escoamento superficial C (runoff) ........................................... 40 Tabela 4 - Melhorias no estado de conservao da eficincia de uma trincheira ............ 42 Tabela 5 - Coeficiente de escoamento para telhado verde de acordo com sua espessura e inclinao ...................................................................................................................... 53 Tabela 6 - Quantidade de tubulaes utilizadas no projeto ............................................. 63 Tabela 7 - Diferena de deflvios escoar ...................................................................... 64 13 1.INTRODUO A Revoluo Industrial no sculo XIX marcou o incio damigrao da populao docampoparaascidades.Essecomportamentoprovocouosurgimentodosgrandes centrosurbanos.reasflorestadascederamlugarsreasimpermeabilizadaspor telhados,passeios,ruaseoutros.Ascidadescresceramecomelassurgiramdiversos problemasdeinfra-estruturaedeimpactoaomeioambiente,sendoesteevidenciado apenas no final do sculo XX, quando as preocupaes com os impactos ambientais das intervenes humanas se fizeram importantes. Oaumentodessasaglomeraesurbanastrouxeumadificuldadeeum desconfortoresultantedaprecariedadenocontroledapresenadeguanascidades. Ainda no sculo XIX, ocorreram na Europa grandes epidemias de clera e tifo devido as inundaesprovocadaspordificuldadesnoescoamentodasguaspluviaisepela diminuio da capacidade de infiltrao da gua no solo. Evidenciou-se, tambm, com o avano da microbiologia e epidemiologia, a sua capacidade de transmisso de doenas. Figura 1 -Consolidao da Urbanizao - Centro - Rio de Janeiro - RJ Anecessidadedeimplantarummaiorcontrolesobreomeionaturalea organizaosocial,bemcomodetratarosaspectossanitriosrelacionadossguas pluviais desenvolveram os projetos de drenagem urbana, at ento concebidos, apenas, como obras de canalizaes de cursos dgua em poucas cidades. Drenagemotermoempregadonadesignaodasinstalaesdestinadasa escoaroexcessodegua,sejaemrodovias,nazonaruralounamalhaurbana.A drenagemurbananoserestringeaosaspectospuramentetcnicosimpostospelos 14 limites restritos engenharia,pois compreende o conjunto de todas as medidas a serem tomadas que visem atenuao dos riscos e dos prejuzos decorrentes de inundaes aos quais a sociedade est sujeita(Neto,2001). Sendoaguaumelementoessencialvida,ascidades,comconsequente impermeabilizaodosolo,cresceramapartirdaszonasmaisbaixas,prximass vrzeas dos rios ou beira-mar. Apesar do crescimento rpido, a drenagem urbana no foiconsideradacomoumfatorrelevantenoplanejamentodaexpansodagrande maioria das cidades, tanto no Brasil quanto em outros pases. Ainda assim, quando existem os projetos e estruturas de drenagem urbana, estes soconcebidos,idealizadospelavisohigienista,de formaaconduzircomrapideza gua gerada nas res impermeabilizadas para longe de suas fontes. Verifica-se que , de umamaneirageral,osprojetosnolevamemcontaabaciadedrenagemcomoum sistemacompleto,atuandodeformapontualsobreosefeitosenosobreacausado aumento da vazo, que a impermeabilizao do solo. Assim sendo, os problemas de inundaesso,apenas,transferidosparajusante,umavezqueacapacidadede absorodegua,suprimidapelasobrasdeurbanizao,sersemprerequeridapor outros dispositivos.Numquadrodeurbanizaocrescente,constata-seaobsolescnciagraduale inexorveldossistemasdedrenagem.Oaumentodacapacidadedossistemasde drenagem em reas com urbanizao consolidada envolvem possveis desapropriaes, interrupodetrfego,dentreoutrosque,porconseguinte,geramumelevadocusto socialefinanceiro.Estima-sequeosgastoscomdespesaseprejuzosdecorrentesde inundaes, no Brasil, seja da ordem de 2 bilhes de dlares anuais.Nessecontexto,cabeengenhariabuscarmaneirasdohomemviverem harmoniacomomeioambiente,semagredi-loesemsofrercomosimpactosdessa agresso,aplicandonovassoluesestruturaisparaadequaodossistemas existentes. Asinovaesapresentadaspelaengenhariaparareadequaoouaumentoda eficinciahidrulicadossistemasdedrenagem,comumavertenteconservacionista, buscareterosescoamentossuperficiaisjuntossuasfontes,procurandorestabelecer em reas urbanizadas as condies hidrolgicas da pr-urbanizao. 15 Essasinovaessoestruturas,obras,dispositivosoumesmoconceitos diferenciadosdeprojeto,aindanodisseminados,chamadostambmdemedidasno convencionais em drenagem urbana. Asmedidasnoconvencionaisdedrenagemurbanaprocurampromovero retardamentodosescoamentos,aumentandootempodeconcentraoereduzindoas vazes mximas; amortecer os picos ereduzir os volumes de enchentes e melhorar as condies de infiltrao do solo. Tais medidas podem ser adotadas prximas aos locais onde os escoamentos so gerados, sendo denominada medida de controle na fonte, ou jusante, sendo denominada medida de controle jusante. NoBrasil,acarnciadesaneamentobsicotornaoscrregosurbanos condutoresdeesgotoceuaberto.Consequentemente,asinundaesalmde acarretaremprejuzosaotrfego,smoradiaseaocomrcio,trazemconsigodoenas como leptospirose, febre tifoide e hepatite, tornando-se, portanto, uma questo de sade pblica.Ficaevidenteanecessidadedaengenhariaapresentarsoluesviveispara evitar inundaes nos grandes centros urbanos. 16 2.OBJETIVO E METODOLOGIA Apresentar tcnicas no convencionais para melhoria da eficincia hidrulica dos sistemasdedrenagemexistentesemreasdeurbanizaoconsolidada,como consequente auxlio e combate s enchentes, atravs do controle na fonte geradora do escoamento. Ametodologiautilizadaapesquisaexploratria,baseadaemrevisode bibliografia, bem como a utilizao de propostas de intervenes atravs da tcnica da pesquisa-ao. A pesquisa-ao pode ser definida como um tipo de pesquisa com base emprica que concebida e realizada em estreita associao com uma ao ou com a resoluo de um problema coletivo, constituindo-se em uma linha da pesquisa social que fornece os meios eficientes para que grupos de participantes e pesquisadores formulem diretrizestransformadoras.Ressaltam-setrsaspectosatingidospelapesquisa-ao: resoluo de problemas, tomada de conscincia e produo do conhecimento (Thiollent, 2000). 17 3.IMPACTOS HIDROLGICOS DA URBANIZAO Paraentendermelhorasmodificaescausadaspeloprocessodeurbanizao, emrelaoquantidadeequalidadedosrecursoshdricospresentesno meiourbano, fazsenecessrioacompreensodosfenmenosenvolvidosnacirculaodagua. Para tanto, apresenta-se a seguir o ciclo hidrolgico. 3.1.Ciclo Hidrolgico Ciclo hidrologico o movimento contnuo e global que acontece entre a superfcie da terra e a atmosfera. formadopelosfenmenosdeevaporao,condensao,precipitao, interceptao, infiltrao e escoamentos subterrneo e superficial, onde a gua durante esseciclopodeestarnosestadosslido,liquidoegasoso,impulsionadapelaenergia solar associada gravidade e rotao terrestre. A gua evaporada da superfcie terrestre condensa-se e precipita sobre a mesma ousobreoucorpos hdricossob forma dechuvaouneve.Aps aprecipitao,a gua escoa pelo terreno at os rios e mares ou infiltra se no solo e recarrega os aquferos subterrneos. A seguir so apresentados os processos inerentes a este ciclo: a)Precipitao:aprecipitaoformadapelacondensaodovaporpresente naatmosfera,empequenasgotculas,que,quandoatingemdeterminada dimenso, precipitam-se na forma de chuva; b)Interceptao: no trajeto em direo superfcie, parte do volume precipitado fica retido na superfcie da vegetao no processo denominado interceptao. Dasuperfciedasfolhasaguapodeevaporardiretamentoouchegarato solo aps sofrer queda; c)Infiltrao: o processo caracterizado pela absoro de gua pelo solo para o seuinterior.Dependedaporosidadedosolo,umidade,graudesaturao, decliviade do terreno e presena ou no de vegetao; d)Escoamentosuperficial:aparceladechuvaquenoinfiltraequeno interceptadapelavegetaocompeoescoamentosuperficial.Diretamente afetadopelaurbanizao,queimpermeabilizaosoloediminuiacapacidade de infiltrao, de transpirao e de evapotranspirao; e)Escoamentosubterrneo:partedaguaqueinfiltranosolomovimenta-se verticalmente pelos poros at atingir a regio saturada, geralmente delimitada 18 porumestratodebaixapermeabilidadee,quandoapresentacondiesde movimentao, forma o escoamento subterrneo; f)Evaporaoetranspirao:outrafraodaguaquechegaaosolo assimiladae metabolizadapelas plantas,sendovaporizada pelo processode transpirao.Almdessefenmeno,aguapodesofrerevaporaodosolo diretamenteoudassuperfcieslivrescomolagos,riosereservatrios.O conjuntodasperdasdeguaporevaporaoetranspiraodonominado evapotranspirao. Figura 2 - Ciclo Hidrolgico Aimpermeabilizaofazcomqueaguaqueinfiltravanosolo,emum determinadolocal,escoeatumcorpohdrico.Dessaforma,apossibilidadede evaporao da gua interceptada pelas plantas e depresses diminui. Essa alterao do ciclo hidrolgico ocasionada pela impermeabilizao provoca diversos impactos na bacia hidrogrfica. 3.2.Efeitos da Urbanizao Aspectos Quantitativos Odesenvolvimentodecentrosurbanosgeralmentesignificaaumentoda impermeabilizao do solo em virtude da pavimentao das ruas, lotes, construes de prdios,dentreoutros.Essealtonveldeimpermeabilizaoresultaemimpactos 19 siginificativos no regime de vazes das pequenas bacias localizadas na rea urbana e, consequentemente, uma importante mudana no padro de escoamento superficial. Emcondiesnaturais,seguindoociclohidrolgiconatural,partedovolume precipitadointerceptadopelavegetao,parteinfiltranosolo,parteevaporaeo restanteescoagradualmentepeloscanais,produzindoumhidrogramacomvariao lentadevazoepicosdeenchentesmoderados.Almdeseremmenores,estes volumes de gua escoado so mais distribudos no tempo. Asconstruesreduzemdrasticamenteacondionaturaldeinfiltraoe interceptaodabaciahidrogrfica.Almdisso,telhados,pavimentosepasseios aceleramoescoamentodaguaprecipitadaparaasredesdedrenagemurbana,que concentramessesvolumesnosriosprincipais.Observamos,portanto,umadiminuio dotempodeconcentrao.Aurbanizaoprovocaumaumentodocoeficientede deflvio,umavezqueomesmoaumentamedidaqueacapacidadedeinfiltrao diminui, e, consequentemente, gera um hidrograma com rpida variao de vazo e com um tempo de retardamento curto. Figura 3 - Diferena de Hidrograma antes e ps urbanizao Fonte: TUCCI (2002) So esses grandes picos de vazo os responsveis pelas enchentes nas regies baixas,ouemregiesdebaixadeclividadecomformaoderemanso,comumem grandescentrourbanosbrasileiroscomoRiodeJaneiro,SoPaulo,BeloHorizontee Fortaleza. Oprocessodeurbanizaonormalmenteaumentaaerosoeageraode sedimentos nas bacias urbanas. Tal fato ocorre em virtude do desmatamento que se faz necessrioparaaocupaodasreas,acarretandoareduodainterceptaoeda infiltrao. Os sedimentos ento gerados so levados para os recursos hdricos urbanos 20 pelo sistema de drenagem. A deposio desse material no fundo dos rios diminuem sua seo, processo denominado de assoreamento, e agravam ainda mais as enchentes. Outro importante aspecto que deve ser considerado a reduo do fluxo de base, pois,comareduodainfiltrao,hreduodarecargadoaqufero.Amudanano nvel de recarga provoca mudanas nos regimes de nascentes e cursos dgua, ou at mesmo,podemsec-los.Almdisso,percebe-seumadiminuiodavitalidadeda vegetao local e um aumento da concentrao de poluentes. Figura 4 - Alagamento no Jardim Botnico, Rio de janeiro, RJ Fonte: Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro 3.3.Efeitos da urbanizao Aspectos Qualitativos Asguasprovenientesdadrenagemurbanapodemtersuaqualidademuito comprometidaemfunodosresduosslidos,lquidosegasososresultantesdas atividadeshumanas,naturalmente,bemconcentradanessasregies.Ospoluentes, duranteoperododeseca,depositam-sesobreassuperfciesurbanascomotelhados, ruas,passeios,ptioseoutros.Ospoluentessoorginriosdacirculaode automveis, desgastes de materiais e peas metlicas. Ainda existe a contaminao por cargaorgnica,vrus,bactriaseprotozoriosadvindosdeanimais,vegetaiseoutras matrias orgnicas. A poluio atmosfrica outro fator determinante para a contaminao das guas pluvias.Aremoodosagentespoluentesatmosfricosadvindodasemisses industriaisedaqueimadecombustveistornaagualigeiramentecidaerepresenta em torno de 15 a 25% da contaminao da gua escoada. 21 Aumentas os problemas de controle da poluio e das enchentes Verificar a qualidade da gua essencial para o uso de algumas medidas como a infiltraodeguasdechuvanosolo.Oseuusonorecomendadoondeha possibilidade de contaminao do solo e aquferos subterrneos. Figura 5-Principais problemas originrios da urbanizao na quantidade e qualidade da gua. Fonte: Modificado de TUCCI (2002) URBANIZAO Aumento da densidade populacionalAumento de densidade das construes e cobertura asfltica Aumenta o volume de guas residuriaAumenta a demanda de gua Deterioram-se os rios a jusante da rea urbana e deteriora-se a gua de escoamento pluvial Reduz a quantidade de gua disponvel (escassez potencial) Aumenta rea impermeabilizada Alteraes no sistema de drenagem Alterao do clima urbano Aumenta a velocidade de escoamento Aumenta o escoamento superficial direto Deteriora-se a qualidade da gua dos rios e represas urbanas, receptores de guas residurias Diminui a recarga subterrnea Aumenta as enchentes e os picos das cheias na reas urbana 22 4.MEDIDAS DE CONTROLE DE ENCHENTES Nasmdiasegrandescidadesbrasileirastornaram-secomunsproblemas relacionadosdrenagemdasguaspluviais.Duranteosperodoschuvososos problemas so frequentes e bem conhecidos: as enchentes, no mnimo, interrompem o trnsito de veculos, criam meios de transmisso de doenas e provocam acidentes em reasderiscos,algumasvezescomvtimasfatais.Almdisso,asenxurradaspodem causarapoluiodosrioslocaisedevidoafaltadeinfiltraonosolo,oslenis subterrneos tornam-se no recarregveis. Os sistemas de drenagem existentes foram projetadoscom a premissa higienista de escoamento rpido do fluido, transferindo, dessa forma, o problema para jusante. Os eventos de enchentes nos faz perceber que o atual sistema no comporta a demanda e torna-se urgente projetos de sistemas mais eficazes. Oaumentodacapacidadedeescoamentodossistemasexistentes,almde apresentarumelevadocusto,namaioriadasvezesnosuficienteemcondies metereolgicas extremas bem como quando analisado a longo prazo. Para solucionar tal problema, desde os anos 1970 vem sendo desenvolvida uma outra abordagem para os projetos de drenagem. Trata-se do conceito de tcnicas compensatrias de drenagem, que buscam neutralizar os efeitos da urbanizao sobre os processos hidrolgicos com a aplicao de novas tcnicas aos projetos de drenagem com a finalidade de amortecer as vazes de pico, atenuar a concentrao de poluentes das guas de chuvas em reas urbanas,evitando-seprocessoserosivoseaperdadacapacidadedosmananciais subterrneos. Diferentementedaabordagemhigienista,ouseja,evacuaorpidados excessospluviaisporcanaisecondutos,estenovomodeloconsideraosimpactosda urbanizao de forma global e visa o controle do escoamento superficial o mais prximo possveldolocalondeaprecipitaoatingeosolo,isto,promoveumcontroledo escoamentonafonte,buscandocompensar,sistematicamente,osefeitosda urbanizao.Areduodoescoamentoocorrepelainfiltraodoexcessodeguano subsolo,pelaevaporaoeevapotranspirao,epeloarmazenamentotemporrio, possibilitando o reuso ou a liberao para o sistema de drenagem de forma lenta, aps a chuva. O resultado da aplicao dessas inovaes a alterao das reas de forma que asmesmaspassemasecomportarhidrologicamentesemelhantepocadopr-23 desenvolvimento.H,dessaforma,umacontribuioparaacontinuidadedo desenvolvimentourbanosemageraodecustosexcessivos,permitindouma compatibilizaodasquestesdedrenagemurbanacomasoutrasquestes urbansticas.Quandoconcebidadeformaadequada,astcnicascompensatrias contribuem para a melhoria da qualidade de vida da populao, com a recuperao e a preservaodo meio ambienteeareduodascargasdepoluiodeorigem pluvial. Seuusoinquestionvelparapromoododesenvolvimentosustentvelemreas urbanas. Asmedidasdecontroledeenchentessoclassificadasemestruturaiseno-estruturais de acordo com a natureza do controle, abrangncia espacial, atuao sobre o ciclohidrolgicoeaplicamtcnicasinovadorascomconstruesdetelhadosverdes, estacionamentoscompisospermeveis,reservatriosdedetenoesistemasde armazenagem para reuso de gua em regas de jardins. 4.1.Medidas No-Estruturais Medidasno-estruturaissoaquelaqueprocuramreduzirasconsequnciasou danos das inundaes por meio de aes preventivas, baseado na experincia adquirida pela populao com os eventos de enchentes.Nos itens a seguir so apresentadas as principais medidas no-estruturais: 4.1.1.Regulamentao e Planejamento do uso do solo OPlanoDiretordascidadesdevempreverumaregulamentaodousodosolo baseado no Plano Diretor de Drenagem Urbana. A implantao de medidas sustentveis de controle de cheias urbanas dependem do desenvolvimento de tal plano que, segundo Tucci (2005), baseia-se nos seguintes princpios: xOsnovosdesenvolvimentosnopodemaumentaravazomximade jusante; xO planejamento e controle dos impactos existentes devem ser elaborados considerando a bacia como um todo; xOhorizontedeplanejamentodeveserintegradoaoPlanoDiretorda cidade; xOcontroledosefluentesdeveseravaliadodeformaintegradacomo esgotamento sanitrio e os resduos slidos. 24 Ainda segundo Tucci (2005), a principal medida no-estrutural a legislao para controledosfuturosdesenvolvimentos.EssalegislaopodeserincorporadaaoPlano Diretor da cidade ou em decretos municipais especficos. Comoumplanostorna-seviveleeficazquandocompreendidoebemaceito pelapopulao,recomendvelaparticipaodamesmanaelaboraodesseplano paraquepossahaverumacolaboraocomsugesteseparafacilitaracompreenso de seu funcionamento e a percepo de seus benefcios. necessrioestabelecerumriscodeenchentesparaasdiferentescotasdas regiesribeirinhas.Asregiesdemaioresriscospoderoserusadascomoreasde lazeratravsdebaixosinvestimentoseinstalaodeequipamentosresistentess inundaes. As regies de menores riscos podero ser usadas como reas residenciais semprecoordenadocomosinvestimentosnossistemasdeesgotamentosanitrio, pluvial e virio. 4.1.2.Sistemas de Previso de Cheias e Alertas Trata-sedeumsistemabaseadonacoletadedadosmetereolgicosqueso transmitidosumacentraldeanliseparaquesejafeitaumprevisodotempoeda altura de chuva a ser precipitada. Identificado algum risco, so acionados a Defesa Civil e outros rgos pblicos, bem como dispositivos pr estabelecidos de alarmes a fim de reduzirostranstornoseperdasprovocadaspelascheias.Ficaclaroqueobom funcionamento desse sistemadependedo monitoramento eanliseemtemporealdos dados metereolgicos. 4.1.3.Seguros contra enchentes Essamedidapermitepopulaooressarcimentodeprejuzoscausadospelas enchentes.Osegurocontraenchentes formadoporcontribuiesanuaispelosmoradores proporcionaisaoesperadopelosdanosprovocadospelasenchentesemcada propriedade.EstessegurosnosocomunsnoBrasil,sendoemgeralagregadosa outros seguros como no caso dos contra roubos e colises dos automveis. Emcontrapartida,essamedidapodetrazerumasensaodesegurana inexistente e provocar um apagona memria das grandes cheias do passado o que pode estimular a ocupao de reas inundveis.25 4.1.4.Programa de educao ambiental Aconscientizaodapopulaosobreosefeitosnegativosdoprocessode impermeabilizaodosolo,campanhascontralanamentodelixoemcrregosede lanamentodeesgotonossistemasdeguaspluviaissoiniciativasqueauxiliamno controle de enchentes a mdio e longo prazo.importante,tambm,apresentaralternativasdedetenodoescoamentobem como sistemas de reuso de gua o que beneficia tanto do ponto de vista do controle de enchentes quanto da economia de gua. 4.2.Medidas Estruturais Medidas estruturais so obras de drenagem que visam a correo e/ou preveno deenchentesurbanaseseusproblemas.Soobrasdecustoelevadoequecausam grandes transtornos quando realizada em rea urbana consolidada. Canholi(1995)classificaasmedidasestruturaisemintensivaseextensivas.As medidasintensivassorealizadasapartirdemodificaesfeitasnorio,enquantoas extensivas atuam na relao entre a chuva precipitada e a escoada atravs de muanas na cobertura vegetal da bacia. 4.2.1.Medidas intensivas As medidas intensivas so classificadas em trs tipos (Canholi, 1995): 4.2.1.1.Intervenes que aceleram o escoamento Soobrasqueprotegemasreasbaixasdeumaelevaodonveldeguado rio ou promove intervenes no mesmo de forma a retirar interferncias fsicas, diminuir arugosidadedesuasparedesepromoverumacrscimodesuadeclividade.Tais intervenes aumentam a velocidade do escomento bem comoa capacidade de vazo do rio. As principais obras so: a)Diques e Polders: so obras de terra ou muros de concretos construdos s margensdosriosparaconterinundaes.Estasobrasdiminuemaseo doriocomconsequenteaumentodavelocidadedeescoamento.Tais obras,portanto,podemcausarerosonasmargensdorioequandomal executadas trazem prejuzos ainda maiores com grandes inundaes. b)Obrasdemodificaesnorio:tratam-sedeintervenes,muitasvezes motivadas por cunho urbanstico, de canalizaes e retificaes dos leitos dosriosquediminuemotempodeconcentraodabaciaeaumentamo 26 seupicodevazo,transferindoaenchenteparajusante.Uma consequnciadacanalizaodorio,comconcretagemdabase,a dimuio da recarga do lenol fretico. 4.2.1.2.Intervenes que retardam o escoamento Sointervenesutilizadaspararetardarovolumedepicoeliberarvazesque no provoquem enchentes ajusante. Tratam-sedereservatrios,baciasderetenoe amortecimento. Umproblemacausadoporessasobrasdeordemsanitriaumavezqueos esgotoselixospresentesnabaciasotransportadosparadentrodosreservatrios.A manutenodestesreservatriosemcondiessanitriasadequadasdeelevado custo. 4.2.1.3.Desvios do escoamento Soobrasquetemporfinalidadeodesviodecursosdguasnaturaisoua criaodegaleriasauxiliaresparaescoamentodasguaspluviais.Estesdesvios promovem um aumento no tempo de concentrao com consequente transferncia das enchentes para jusante. So feitas, tambm, galerias auxiliares que transportam a vazo excedente no comportada pelas galerias principais. 4.2.2.Medidas extensivas A utilizao de medidas extensivas, como o uso de cobertura vegetal, tem como objetivoamorteceropicodevazoecontrolaraquantidadedesedimentosproduzido pelo escoamento. Avegetaopermiteumamaiorinterceptaodasgotasdechuva,melhor infiltraoeevaporaodasmesmascontribuindodessaformaparadiminuirovolume de gua escoado. Oprocessodereflorestamentofeitoamontantedasreasurbanizadaspois, almdediminuiropicodevazo,contribuiparaevitardeslizamentosdeterraeo assoreamento dos rios. Aseguirsoapresentadasasprincipaisvantagens,desvantagenseaplicao das medidas estruturais. 27 MEDIDA PRINCIPAL VANTAGEM PRINCIPAL DESVANTAGEM APLICAO MEDIDAS EXTENSIVAS Cobertura vegetal Reduo do pico de cheia Impraticvel para grandes reas Pequenas bacias Controle de Perdas Reduo do assoreamento Impraticvel para grandes reas Pequenas bacias MEDIDAS INTENSIVAS Acelerao do escoamento Diques e Polders Alto grau de proteo de uma rea Danos significativos caso ocorram falhas Grandes rios Reduo da rugosidade e por desobstruo Aumento da vazo com pouco investimento Efeito localizadoPequenos rios Corte de meandro Ampliao da rea protegida e acelerao do escoamento Impacto negativo em rio com fundo aluvionar rea de inundao estreita Retardamento do escoamento Todos os reservatriosControle a jusanteLocalizao difcilBacias Intermedirias Reservatrios com comportas Mais eficiente com o mesmo volume Vulnervel a erros humanos Projetos de usos mltiplos Reservatrio para cheias Operao com o mnimo de perdas Custo no partilhado Restrito ao controle de enchentes Desvio do escoamento Caminho das cheias Amortecimento de volume Depende da topografiaGrandes bacias Desvios Reduo da vazo do canal principal Depende da topografia Bacias mdias e grandes Tabela 1-Medidas estruturais de controle de cheias . Fonte: Modificado de TUCCI (1993) 28 As medidas estruturais podem, ainda, serem divididas em: Tcnicas para controle na fonte, tcnicas lineares e tcnicas para controle centralizado (Baptista et al, 2005).4.2.3.Tcnicas para controle na fonte Soaquelasrelacionadasapequenassuperfciesdedrenagem,taiscomo trincheirasdeinfiltrao,valasevaletasdearmazenamentoe/ouinfiltrao,micro reservatrios individuais e telhados armazenadores (Baptista et al, 2005). 4.2.4.Tcnicas Lineares So implantadas usualmente junto aos sistemas virios e ptios, estacionamentos e arruamentos. So includos os pavimentos porosos, dotados ou no de dispositivos de inifiltrao as valas de deteno e/ou infiltrao e as trincheiras de infiltrao (Baptista et al, 2005). 4.2.5.Tcnicas para controle centralizado Correspondemessencialmentesbaciasdedetenoarmazenamentopor curtosperodos,comafinalidadedecontroledeinundao,edereteno armazenamento por longos perodos para fins de reduo de cargas de poluio difusa e recarga do lenol fretico (Baptista et al, 2005). 29 5.MEDIDAS NO CONVENCIONAIS DE CONTROLE DE CHEIAS URBANAS NA FONTE As medidas no convencionais de drenagem urbana podem ser entendidas como estruturas, obras, dispositivos ou mesmo como conceitos diferenciados de projeto, cuja utilizaonoseencontraaindadisseminada.Sosoluesquediferemdoconceito tradicionaldecanalizao,maspodemestaraelaassociadas,paraadequaoou otimizao do sistema de drenagem (Canholi, 2005). Esse conceito surgiu nas ltimas dcada como sendo uma forma de solucionar os problemas decorrentes do aumento de escoamento superficial em meios urbanos.Uma dassoluesdemenorescustosencontradafoiocontroledascheiasatravsde dispositivos no convencionais na fonte do escoamento. Promoverumcontroledascheiasnafontesignificaexecutardispositivosde pequenasdimenses,juntoaoslocaisondeosescoamentossogerados,para melhorar o aproveitamento do sistema de drenagem a jusante. Oobjetivodossistemasdecontrolenafontepreservarascondies hidrolgicasdeprurbanizao,reduzindo,dessaforma,osimpactosparanveis aceitveis. Para estabelecermos o dispositivo adequado devemos observar os seguintes aspectos:disponibilidadedeespaofsico;qualificaodospoluentespresentesno escoamento; comportamento de lenol fretico; levantamento de perfil litolgico do local; levantamentotopogrfico;restrioquantovazodesadaeanlisedecustosde implantao e manuteno das estruturas. Canholi(2005)classifica,quantocontenonafonte,deacordocoma disposionolocal:constitudaporestruturas,obrasedispositivosquefacilitama infiltraoeapercolao;ocontroledeentrada:dispositivosquerestringemaentrada naredededrenagem,comovlvulasnostelhadosouocontrolenascaptaesdas reas de estacionamentos e ptios; a deteno no local (in situ): pequenos reservatrios oubaciasparaarmazenamentotemporriodeescoamentosproduzidosemreas restritas e prximas. 30 CONTENO NA FONTE Figura 6 - Esquema de obras e dispositivos de reteno/deteno Fonte: modificado de CANHOLI (2005). 5.1.Medidas de Controle com disposio no local Utilizadoparacontroleemlotesresidenciaiseviasdecirculao, estas medidas promovem ou incrementam a infiltrao e percolas das guas pluviais coletadas. Seu objetivoprincipalreduzirospicosdevazesnasredesde drenagem.Emparalelo, a detenonolocalpermiteincrementararecargadeaquferoseareutilizaodagua captada para usos diversos. A aplicabilidade dessas medidas dependem de informaes como capacidade de absorodosoloecondiesdolenolfreticoobtidasapartirdoconhecimentoda declividade do terreno, distncia entre a superfcie do terreno e lenol fretico e variao do nvel de gua ao longo do ano. Adetenonolocalfeitoatravsdedispositivosdeinfiltrao,percolaoe pavimentos porosos. Disposio no Local (meios naturais) Controle de entrada Deteno in situ Reservatrios on line Reservatrios off line Disposio Final COTENO A JUSANTE x Infiltrao x Percolao x Pavimentos Porosos x Armazenamento (telhados/coberturas) x Reuso de guas Pluviais x reas de Estacionamento e industriais NO A JUSANTEx Armazenamentoaps coleta de pequenas reas 31 5.1.1.Dispositivos de Infiltrao Sodispositivosqueincrementamainfiltraodaguadechuvanosoloe promovemrecargadolenolfretico.Aseguirascaractersitcasdeseusprincipais dispositivos: 5.1.1.1.Superfcies de Infilitrao Superfciesdeinfiltraosoreas,emgeralgramados,destinadasafacilitara infiltrao da gua de chuva no solo. Trata-se da forma mais simples de disposio no local pois feito de reas naturais que permitem que as guas de chuvas percorram um terreno coberto de vegetao at se infiltrarem. Figura 7 - Superfcie de Infiltrao Fonte: DUARTE e MULFARTH (2006) Assuperfciesdeinundaopodemserdematerialgranular,pavimentostipo pedregulhoesuperfciescobertasporvegetao,SIKER(1984)apudCAMPANA, (2003). Em reas com subsolo argiloso ou pouco permevel, pode-se instalar subdrenos para eliminar locais com gua parada (Canholi, 2005). 5.1.1.1.1.Concepo e utilizao Assuperfciesdeinfiltraonopossuemcapacidadede deteno/armazenamento.Paraquesejameficientes,devemterumacapacidadede 32 infiltraoigualoumaiorqueataxadeprecipitaodoeventochuvoso(Campana, 2003). Umplanodeinfiltraodeveficarintegradourbanizaoqualestinserido, considerando,tambm,ofatodeficarinundadoemeventoschuvososmaisintensos (Gomes, 2005). SegundoUrbonas(1993),apudTucci(1995),oplanodeinfiltraono recomendadoquandoolenoldoperodochuvosoencontrar-seaprofundidades inferiores a 1,20 m em relao superfcie do terreno. Acrescenta que tambm no se aplica quando a taxa de infiltrao de gua no solo for baixa, ou seja, inferior a 8 mm/h. 5.1.1.1.2.Critrios de dimensionamento Segundo Sieker(1984) apud Campana (2003), os planos de infiltrao devem ser projetados para uma precipitao entre 10 e 15 min de durao e tempo de recorrncia (TR) de 5 anos, enquanto Urbonas apud Tucci (1995) indica o uso do TR de 2 anos. Para o dimensionamento de um plano de infiltrao, a equao 4.3, majorando o valor em 25% para considerar a precipitao antecedente (Tucci, 2005). A equao considera o clculo da vazo de projeto a partir do Mtodo Racional, devendosercomputadasapenasasreasimpermeveis,cujoscoeficientesdevem variar entre 0,85 e 0,95,URBONAS apud TUCCI(1995). Onde: V = volume de escoamento contribuinte para a estrutura de infiltrao (m3);C= coeficiente de escoamento (0,85-0,95);P= chuva precipitada (mm);A= rea da bacia de contribuio(m2). Alm de: Onde:I=intensidade da chuva (mm/h);t=durao da chuva (h). 33 Urbonas(1993)apudTucci(1995)citaqueodimensionamentodoplanode infiltraodeveserrealizadoconsiderandoqueaprecipitaoparaumtempode recorrncia de 2 anos seja infiltrada dentro de 36 horas.A equao abaixo apresenta o dimensionamento da rea de infiltrao. Onde:S= superfcie de infiltrao(m2);V = volume a infiltrar (m3), determinado pela equao (4.4);I = capacidade de infiltrao no solo(mm/h);T= tempo de infiltrao - esvaziamento da estrutura (h); 5.1.1.1.3.Operao e manuteno Osprincipaisproblemasdevidocolmataoporfinosnassuperfciesde infiltraopodemserdiminudos na fase deprojeto.reagramada,por exemplo, entre reacontribuinteimpermeabilizadaeosplanosdeinfiltrao,podemdiminuira possibilidade de colmatao por esses finos (Gomes, 2005). Amanutenodestedispositivofeitaatravsdelimpezadedispositivosdo tratamento preliminar e remoo ad vegetao. 5.1.1.2.Trincheiras de Infiltrao Astrincheirasdeinfiltraosotcnicascompensatriaslineares,implantadas juntosuperfcieouapequenaprofundidade,comafinalidadederecolherasguas pluviais de afluncia perpendicular a seu comprimento, favorecendo a infiltrao e/ou o armazenamentotemporrio.Elasapresentamlarguraeprofundidadereduzidas, usualmente no ultrapassando um metro, em contraposio s dimenses longitudinais, maissignificatvias.Astrincheirassobastanteversteis,podendoserutilizadasem canteiroscentraisepasseios,aolongodosistemavirio,ouaindajuntoa estacionamentos,jardins,terrenosesportivoseemreasverdesemgeral(Baptista, 2005). 34 Figura 8 - Trincheira de Infiltrao Fonte: SCHUELER (1987) As guas pluviais chegam a este dispositivo diretamente atravs de sua superfcie ou atravs de outros dispositivos de drenagem que a coletam e introduzem na trincheira.Atrincheiraescavadanosoloepreenchidacommaterialgranular,podendo estar descobertas, ou mesmo cobertas com grama ou com um revestimento permevel ( possvel projet-las de forma a serem invisveis no arranjo urbanstico). As paredes e otoposorevestidosporumfiltrogeotxtilparaevitarapenetraodesedimentos, devendo todo o material estar envolto no filtro geotxtil, impedindo assim, a entrada de materialfinonaestrutura,almdeservircomoanticontaminante(nocasoderesduos slidos suspensos). As trincheiras podem ser preenchidas com: a)Britas: possui boa resistncia mecnica e recupervel aps a limpeza; b)BlocosAlveolaressintticos:temaltocusto,sensvelaaltas temperaturas e deve ser usado em locais com trfego leve; c)Pneus: limitado a trfego leve e seu uso ambientalmente sustenvel. 35 MaterialPorosidade efetiva % Brita30 Cascalho de granulometria uniforme40 Brita graduada (menores que )30 Areia25 Seixo rolado15-25 Blocos alveolares sintticos90 Pneus70 Tabela 2 - Porosidade efetiva de materias de enchimento Fonte: modificado de URBONAS; STARE(1993) apud SOUZA (2002) A trincheira de infiltrao tem, portanto, a funo de abater descargas de pico de umescoamentosuperficial,promoverarecargadoaqferoeotratamentodo escoamento pela infiltrao no solo. Figura 9 - Execuo de um trincheira de infiltrao 36 Figura 10 - Trincheira de Innfiltrao 5.1.1.2.1.Concepo e utilizao SegundoSilva(2007),astrincheirasdeinfiltraodevemserdispostasa montantedosistemapluvialconvencional,comocontornodeestacionamentos,por exemplo.Devemserlongaseestreitas,suautilizaonorecomendadaprximasa captaesdeguadepoos,emreasindustriaisoucomerciais;devidooperigode contaminao com substncias qumicas, pesticidas e derivados de petrleo. Asmaioresrestriesaoseuempregoocorreroemlocaiscommovimentos excessivosdeterra(aportesignificativodesedimentosnoprevistos)eafluncia indesejadadeesgotoscarregadoscom matriaorgnicaoque,infelizmente,comum emloteamentos,cujotempoparaasconstruesficaremprontasedisporemde convenientes redes pluviais e cloacais muitas vezes longo. Hasegawaetal.(1999)apudSouza(2002),acrescentamqueastrincheirasde infiltrao no devero ser usadas nos seguintes casos: xem reas com risco de deslizamento;xem reas degradadas com alta declividade;xem terrenos alagadios;37 xem reas com grandes densidades de rvores e outras espcies vegetais, cujas folhas acelerem oprocessodecolmatao easrazesinterfiramna proteo da manta geotextil.xquandoonveldolenolfreticoedacamadaimpermeveldosolo estiverem abaixo de 1,20m do seu fundo; xseosoloestivernaclassificaoCouDdaSSCSoilConservation Service; xse a taxa de infiltrao do solo for inferio a 8 mm/h quando saturado ou se a superfcie de infiltrao for um aterro. Segundo Souza (2002), o funcionamento adequado da trincheira depende, dentre outrosfatores,dealgunscuidadosnasuaexecuo,estandoosprincipaislistados abaixo:xinstalaratrincheiraapsafasedemovimentaodeumaobra, preferencialmente quando ela estiver sendo ocupada;xo material de enchimento da trincheira deve ser o mais limpo possvel;xdeve-se instalar um poo de observao para monitorar o desempenho da trincheira; Estesdispositivosnotoleramumacaptaodeescoamentoscomcargasaltas desedimentos,devidoaoriscodecolmataodosoloedofiltrogeotxtil.Umaalta cargadepoluio,deesgotos,porexemplo,nopodeserdispostodiretamentena trincheira devido sua incapacidade em trat-la por meio da infiltrao no solo. Nestes casos, as trincheiras devem possuir montante, estruturas de remoo de sedimentos, como: de bacias de decantao ou faixas gramadas. E os escoamentos muito poludos devemserdesviadosparaconvenientetratamentooudespejosempassarpelas trincheiras (Silva, 2007). Emumdeterminadomomento,cosideradocomopontocrticodeeficinciado sistema, est a formao de uma pelcula na camada superficial da trincheira, designada biofilme.Esteprocessodeformaodobiofilmepodeserevitadoseosuprimentode guaparaodispositivonoforcontnuo,umavezqueeledependedotempode permannciadaguaemseuinterior.Estando,portanto,atrincheirasujeitaaeventos intermitentesdechuva,opontocrticodefasedacolmataocorrespondentea 38 formao do biofilme torna-se menos susceptvel. Quando somada baixa entrada de luznodispostivo,ovalordacolmataobiolgicanastrincheirasficaaindamenor( Ohnuma JR, 2008). 5.1.1.2.2.Vantagens e Desvantagens Astrincheirasdeinfiltraoapresentamasseguintesvantagensedesvantagens (Azzout et al, 1994): Vantagens: xReduo das vazes de pico de escoamento a jusante; xGanhofinanceiro,pelareduodasdimensesdastubulaesdas drenagens de xguas pluviais jusante; xBaixo custo; xReduo dos riscos de inundao; xFcil construo; xBoa interao com o meio urbano; xRecarga do aqfero. Desvantagens: xA possibilidade de colmatao do sistema; xNecessidade de manuteno regular; xRiscodecontaminaodolenolsubterrneonocasodecaptao poluidora. 5.1.1.2.3.Critrios de Dimensionamento A metodolgia mais amplamente utilizada para dimensionamento de trincheiras de infiltrao baseia-se em Jonasso (1984) e Urbobas e Stahre (1993). O mtodo intitula-se rain envelope method ou mtodo de envelopamento pluvial. 39 Estemtodobaseia-senoclculodovolumedearmazenamentodatrincheira atravsdaestimativadamximadiferena entreosvolumes acumuladosdeentradae sada da trincheira. Vt = volume de armazenamento da trincheira; Vprec = volume precipitado sobre a rea de contribuio; Vinf = volume de gua infiltrado; O volume precipitado Vprec pode ser calculado atravs da equao: Onde, Ad = rea de drenagem conectada trincheira de infiltrao baseada na taxa de ocupao mdia do lote (m); i = intensidade de precipitao (m/s); t = durao da precipitao (s). Ovalordeipodeserobtidocombasenacurvadeintensidade-durao-frequncia: i a Tt c Onde, i = intensidade de precipitao (mm/h); T = tempo de recorrncia (anos); t = durao da precipitao (minutos); a,b,c,d = parmetros ajustados empiricamente. Ovalorprecipitadotambmpodesercalculadocomafrmuladomtodo racional: Q C i A Onde, Q = vazo de projeto (m/s); 40 i = intensidade de precipitao (mm/h); C = coeficiente de escoamento superficial runoff (tabelado); A = rea de contribuio (Km). Abaixovalorestabeladosderunoff,segundoInstruoTcnicadaRioguas, empresa pblica de drenagem urbana da cidade do Rio de Janeiro: Tipologia da rea de drenagem Coeficiente de escoamento superficial reas Comerciais 0,70 0,95 reas centrais 0,70 0,95 reas de bairros 0,50 0,70 reas Residenciais residenciais isoladas 0,35 0,50 unidades mltiplas, separadas 0,40 0,60 unidades mltiplas, conjugadas 0,60 0,75 reas com lotes de 2.000 m2 ou maiores 0,30 0,45 reas suburbanas 0,25 0,40 reas com prdios de apartamentos 0,50 0,70 reas Industriais rea com ocupao esparsa 0,50 0,80 rea com ocupao densa 0,60 0,90 Superfcies asfalto 0,70 0,95 concreto 0,80 0,95 blocket 0,70 0,89 paraleleppedo 0,58 - 0,81 telhado 0,75 0,95 solo compactado 0,59 - 0,79 reas sem melhoramentos ou naturais solo arenoso, declividade baixa < 2 % 0,05 0,10 solo arenoso, declividade mdia entre 2% e 7%0,10 0,15 solo arenoso, declividade alta > 7 % 0,15 0,20 solo argiloso, declividade baixa < 2 % 0,15 0,20 solo argiloso, declividade mdia entre 2% e 7%0,20 0,25 solo argiloso, declividade alta > 7 % 0,25 0,30 grama, em solo arenoso, declividade baixa < 2%0,05 - 0,10 grama, em solo arenoso, declividade mdiaentre 2% e 7%0,10 - 0,15 grama, em solo arenoso, declividade alta > 7%0,15 - 0,20 grama, em solo argiloso, declividade baixa < 2%0,13 - 0,17 grama, em solo argiloso, declividade mdia2% < S < 7%0,18 - 0,22 grama, em solo argiloso, declividade alta > 7%0,25 - 0,35 florestas com declividade 10% 0,45 0,50 capoeira ou pasto com declividade 10% 0,35 0,42 Tabela 3 - Coeficiente de escoamento superficial C (runoff) Fonte : Fundao Rio guas (2010) 41 O volume infiltrado, Vinf, pode ser estimado pela equao (Mikkelsen e Jacobsen, 1993): vinf C L B t Onde, C=sortividadedosolo(capacidadedosoloemabsorvergua,considerando-o homogneo); L = largura da trincheira (m); H = altura da trincheira (m); t = tempo de infiltrao (s). Dessaforma,doacordocomaporosidadedomaterialquepreenchidaa trincheira, temos: vu vpiec vinfn Onde, Vd = volume til da trincheira (m); Vprec = Volume de entrada (m); Vinf = Volume de sada (m); n = porosidade do material. Comoformaderesumirasinformaesacima,apresentadaametodologia proposta por Jonasson (1994) Urbonas; Stahre (1993) apud Souza (2002):a) constri-se a curva de volumes acumulados de entrada (Vprec); b)estimam-seasdimensesiniciaisdatrincheiraedetermina-seovolumeda trincheira;c) constri-se a curva de volumes acumulados de sada (Vinf); d)identifica-seopontodemximadiferenaentreascurvasdevolumes acumulados de entrada e de sada ( Vmx=Vprec-Vinf);e)determina-seovolumenecessriodearmazenamentoemfunoda porosidade do material;42 f)compara-seovolumedatrincheira(Vt)comovolumededimensionamento (Vd),conforme abaixo:xse Vt >> Vd reduzem-se as dimenses da trincheira e recomea-se no passo 3;xse Vt < Vd aumentam-se as dimenses da trincheira e recomea-se no passo 3;xse Vt Vd trmino do dimensionamento.5.1.1.2.4.Operao e Manuteno As inspees nas trincheiras devero ocorrer trimestralmente, nos seus primeiros doisanosdefuncionamento;semestralmente,apartirdoterceiroano,ouduranteos doisdiasapsumgrandeeventochuvoso.Oresponsvelpelolocalondeatrincheira estiver instalada dever manter registradas todas as datas da inspeo, observaes e atividades da manuteno(Portland, 2002). Abaixoumatabelacomosprocedimentosnecessriosmanutenodas trincheiras. TarefaObjetivo Inspeo PeridicaVerificar possibilidade de colmatao Reconstituio e corte de cobertura vegetalManterfiltragemdeescoamentopela superfcie Pode de rvores adjacentesEvitar penetrao de razes Remoo de sedimentosFacilitar a penetrao do escoamento Tabela 4 - Melhorias no estado de conservao da eficincia de uma trincheira Fonte: Modificado de SCHUELER (1987) 5.1.1.3.Poos de Infiltrao PoosdeInfiltraosoescavaesnosolocomfundoeparedespermeveis, permitindoainfiltraosubterrneadaguaprovenientedeescoamentosuperficialou galerias condutoras de guas pluviais (Azzout, 1994). 43 Opoodeinfiltraomuitousadoparadisposiofinaldeefluenteslquidos, sendo normalizado pela NBR 13969, da ABNT. No entanto, o seu uso para infiltrao e percolaodeguaspluviais,noBrasil,realizadoapenasemcasosisolados,como acontece em condomnio em Braslia, onde foram instalados e monitorados poos para a alimentao do lenol subterrneo, cujas glebas est sobre solo de recarga deaqfero que abastece a regio (HGEO, 2002). Trata-sedeumsistemaconsisteemumpooescavadonosolo,revestidopor tubosdeconcretoperfuradosoutijolosassentadosemcrivo,envoltosporumamanta geotxtil fazendo a interface solo/tubo, e fundo revestido por uma camada de agregados grados, tambm envolta por geotxtil, de forma a permitir a infiltrao, para o solo, do volume de gua pluvial escoado para o seu interior. Figura 11 - Poo de Infiltrao Ospoosdeinfiltraodeguanosolopodemserclassificadospelaformade captaodasguassuperficiais,quantoaoseupreenchimentoepelasuaposioem relao ao nvel do lenol fretico (Azzout,1994). Emrelaoaomododecaptaodasguassuperficiais,elespodemserpor captao direta ou por meio de tubulaes condutoras, j quanto ao preenchimento, os 44 poospodemserocossempreenchimento-oupreenchidosporpedras.O preenchimentoporpedrasmelhoraaqualidadedaguainfiltrada,pormdiminuio volumetildearmazenamentodopoo,enquantonopooseco,acontenodesuas paredes por anis ou muros indispensvel. Noquetangeasuaposioemrelaoaonveldolenolfretico,ospoos podemserdeinfiltraooudeinjeo.Soconsideradospoosdeinfiltraoquando esto situados em uma regio de solo no saturada- acima do nvel fretico, enquanto os poos de injeo so aqueles que atingem a camada saturada do solo. 5.1.1.3.1.Vantagens e Desvantagens Azzout (2004) cita diversas vantagens e desvantagens do uso do citado poo.As principais vantagens atribudas aos poos de infiltrao so:xcontribui para a recarga do lenol fretico;xpodeserusadoemsolosondeacamadasuperficialtiverpouca capacidade de infiltrao;xpode ser usado em grandes reas permeveisxboa integrao com o tecido urbano;xdiminuio de custo com as estruturas tradicionais de drenagem;xbaixo custo em relao rea destinada ao poo.Em relao s desvantagens, as principais so:xriscos de colmatao do poo e sua perda de funcionamento;xpouca capacidade de armazenamento;xalto risco de contaminao da gua subterrnea;xnecessidade de inspees freqentes.5.1.1.3.2.Concepo e utilizao Ospoosdeinfiltraosoasmedidasmaisrecomendadas,quandonose dispedeespaoouquandoaurbanizaoexistente,,jconsolidada,inviabilizaa implantao das medidas dispersivas de aumento da infiltrao (Canholi, 2005). 45 Alocalizaodospoosdeinfiltraogeralmentejuntosconstrues,em praas,viasdeservio,estacionamentos,viasdepedestresereasparaprticade esportes.Ousodessaestruturasdeinfiltraotambmaconteceemviasrodovirias comfaltadedesgenasuaproximidade,THOMACHOTM.(1979)apudAZZOUT (1994). Opoodeinfiltraopodeserusado,aocontrriodasoutrasestruturasde infiltrao no solo, quando o perfil do terreno for composto por uma camada de solo com capacidade de infiltrao muito baixa, seguida de outra com condies de infiltrao. 5.1.1.3.3.Critrios de Dimensionamento As dimenses dos poos de infiltrao sero determinadas em funo das taxas deabsorodoterreno,apartirdetestesdeabsoroadequados.Comomedidade segurana contracolmatao, no deve ser computada area do fundo do poo como rea de infiltrao (Gomes, 2005). O poo de infiltrao uma seo, geralmente circular, em concreto, dotados de vriosfurospequenosnasuaparedevertical,comoformadepermitirainfiltraodas guas de chuva no solo.Considerando a vazo de infiltrao de um poo como constante, esta igual ao produto entre a rea de infiltrao do poo e a capacidade de infiltrao especfica das camadas permeveis do solo, conforme equao abaixo (Azzout, 1994): Onde, Qs = vazo de infiltrao (m/s); S = superfcie de infiltrao do poo (m); qas = capacidade de absoro do solo por unidade de rea (m/s/m). Odimensionamentodeumpoopodeserfeitobaseadonovolumeareservar, similar ao mtodo das trincheiras ou pelo mtodo das chuvas,cuja equao final segue abaixo (Azzout, 1994): Onde, 46 R = raio do poo a determinar (m); p= profundidade infiltrvel do poo (m);qas =Capacidade de absoro do solo por unidade de rea (m3/s/m2);t1 =durao da chuva (h).C =coeficiente de escoamento (0,85-0,95);I =intensidade da chuva (mm/h);A = rea da bacia de contribuio (m2);t2 = tempo de durao da chuva (s). 5.1.1.3.4.Operao e Manuteno Amanutenoregular,preventiva,efetuadapormeiodalimpezadascmaras de decantao e dos dispositivos filtrantes, se esses so acessveis. A manipulao do materialdeveserefetuadacomcuidadoparaqueomaterialpresentenacmarade decantaonocaianopoo.aconselhado,igualmente,controlarobom funcionamentodosistemalimitadordenvel,quandoforocaso.Podetambmser conveniente a troca peridica dos geotxteis que protegem a superfcie superior do poo (Baptista, 2005). 5.1.1.4.Pavimentos Permeveis Emreasurbanas,assuperfciesdestinadasaosistemavirioesreasde estacionamentopodemocuparespaosconsiderveis,chegandoa30%dareada baica de drenagem, em reas densamenteocupadas. Assim, a implantao de vias com aadoodepavimentosimpermeveis,prticacorrentenoBrasiltem,emmuito, contribudoparaoaumentodosdeflviossuperficiaisedosproblemasdeinundaes urbanas.Exatamentevisandoocontroledaproduodoescoamentosuperficialno prpriosistemaviarioexistemospavimentospermeveiseospavimentosporosos (Baptista, 2005). 47 Figura 12 - Seo tipo de um pavimento permevel Omesmoautoridentificatrsnveisdiferentesdeatuaodospavimentosno controle da produo do escoamento supeficial, a saber: xPavimentosdotadosderevestimentossuperficiaispermeveis, possibilitandoareduodavelocidadedoescoamentosuperficial,a retenotemporriadepequenosvolumesnaprpriasuperfciedo pavimento e a infiltrao de parte das guas pluviais; xPavimentosdotadosdeestruturaporosa,ondeefetuadaadeteno temporria das guas pluviais, provocando o amortecimento de vazes e a alterao no desenvolvimento temporal dos hidrogramas; xPavimentos dotados de estrutura porosa e de dispositivos de facilitao da infiltrao,ondeocorretantoadetenotemporriadasguaspluviais comotambmainfiltraodepartedelas.Obtmseassimo amortecimentodevazes,aalteraotemporalnoshidrogramasea reduo dos volumes efetivamente escoados. 5.1.1.4.1.Concepo e utilizao Os pavimentos permeveis so constitudos normalmente de concreto ou asfalto convencionais,dosquaisforamretiradasaspartculasmaisfinas.Adicionalmente, podemserconstrudossobrecamadaspermeveis,geralmentebasesdematerial granular.Umavariaodepavimentoporosopodeserobtidacomaimplantaode elementoscelularesdeconcreto,tambmcolocadossobreabasegranular.Mantas geotxteis so colocadas geralmente entre a base e o pavimento (Canholi, 2005). 48 Algumascidadesbrasileiras,comoformadereduzirosimpactoscausadospelo escoamentosuperficial,adotamporcentagensdoterrenoquedevemserlivresde construo.Contudo, em algunscasosmanterpartedoterreno nascondies naturais pode no ser viveltornando a utilizao de pavimentos permeveis uma soluo para tal problema. Figura 13 - Exemplo de execuo de um pavimento permevel 49 Ospavimentosporosospodem,ainda,atravsdoacumulodofluidoemseus poros,contriburempararetardarachegadadasguaspluviaisredededrenagem, vantagemestamuitoutilizadaemprojetosdegrandeportecomoshoppings, supermercados, plantas industriais e estacionamentos. Acioli(2005)verificouatravsdeexperimentosdeavaliaodepavimentos porosos que o escoamento superficial desse tipo de pavimento varia entre zero e 13,5%, tendocomomdia5,08%.Omesmoautor,atravsderelaesestatsticas,adotaum escoamento superficial de 20% para perodos prolongados. 5.1.1.4.2.Operao e Manuteno Sendoacolmataoumdosproblemasmaisrecorrentesnessetipode dispositivo,amanutenofrequentemantmsuascondiesdeinfiltraonumnvel adequado. A manuteno desse tipo de pavimento necessita ser trimestral, sendo realizada por meio de suco seguida de jato dgua sob presso (EPA, 2003). As vistorias para avaliarascondiesdeinfiltraodopavimentodevemserfreqentesnosseus primeirosmesesdeuso.Apsesteperodo,asinspeesdeveroseranuais, acontecendoprincipalmenteapsgrandeschuvas,paraidentificarospontosde alagamento. As inspees devero ocorrer, tambm, nos dispositivos de pr-tratamento de gua proveniente de bacia externa (Gomes, 2005). 5.1.2.Dispositivos de Controle de Entrada Osdispositivosdecontrolevisamrestringiraentradadosescoamentosno sistemadedrenagem,promovendosuareservao.Emrelaoaoeventochuvoso, essareservaopodesertemporria,atuandocomoumretardamentonofluxo,ou permanente, para que a gua reservada seja posteriormente utilizada (Canholi, 2005). 5.1.2.1.Telhado Verde Asestruturasconhecidascomtelhadoverdesoaquelascapazesdesuportar uma determinada vegetao sobre o telhado de uma edificao. Ostelhadosverdescompreendemestruturasdelaje,geralmenteemconcreto armado,capazesdesuportar,almdeseupesoprprio,umdeterminadovolumede terracomvegetaoeumaparceladeguadechuvaedairrigaoqueprecipitae 50 escoasobreeles.Sodetalhesque,emborasejamconsideradosaparentemente simples, necessitam de ateno no projeto executivo. Os telhados verdes so compostos por vrias camadas, conforme sua estrutura e necessidade, que so apresentados a seguir :1)Sobrelaje:deve-sebuscaroconfinamentodareaasertrabalhada,construo de platibandas mais altas e previso de instalao de tubos de dreno.xLaje:Elementoestruturalondedevemserconsideradasascargas permanenteseascargasacidentais;tambmpodeserutilizadoumoutro suporte estrutural.xCamadadeimpermeabilizao:paraimpedirainfiltraodeguanalaje, utilizando-sefilmeplstico,misturadeguacimentoeltexousika,mantaasfltica e outros produtos comerciais, alm de produtos qumicos ante raiz.xCamadadeisolamentotrmico:emboraalgunstrabalhoslevemem considerao o uso desta, a prpria composio do telhado verdecompleta, pode funcionar eficientemente para o conforto trmico das construes.xCamadadeproteomecnica:paraimpedirdanosnaimpermeabilizao, onde utilizamos argamassa simples (areia + cimento) de trao 6 para 1.xCamada de drenagem: responsvel pela regulagem dareteno de guae dadrenagemrpidaeeficientedoexcessodesta,ondepodemosutilizar diversos materiais de densidades varveis de acordo com o projeto.xCamada de filtragem (facultativo): impede a passagem dos substratos, para a camadadedrenagem,oqueprejudicariaosistemadedrenageme28a circulao do ar. Utilizamos normalmente uma manta geotxtil comercial e at mesmo areia de diversas granulometrias. xCamadadesubstrato:camadaondeseencontramosnutrientesquedo suportevegetao,retendoeabsorvendogua.Otipodesubstrato,bem comoa alturadomesmo,irvariarconformeavegetao escolhidaeo tipo detelhado. Emsetratandodetelhadosextensivos,normalmente aalturado substrato ser de 5 a 15 cm e acima deste valor so telhados intensivos.xCamada de vegetao: consiste na cobertura vegetal propriamente dita e que vai depender do tipo de telhado verde proposto, em funo da altura do solo e 51 substratodisponvel,calculadopeloprojetista.Nostelhadosextensivosas espcies que podem ser utilizadas apresentam maior resistncia ao estresse hdricoemenortaxadecrescimentovegetativodemandandobaixa manuteno.2) Sobre Telhados: deve-se estar atento, inclinao do telhado e sua estrutura, para avaliar a capacidade de carga extra. Podemos optar por sistemas modulares.xCamadadeimpermeabilizao:paraimpedirainfiltraodeguanatelha, utiliza-se filme plstico, aditivado com proteo contra raios UV. xCamadadesubstrato:camadaondeseencontramosnutrientesquedo suportevegetao,retendoeabsorvendogua.Otipodesubstrato,bem comoa alturadomesmo,irvariarconformeavegetao escolhidaeo tipo de telhado. Em se tratando de telhados extensivos, normalmente aaltura do substratoserde5a10cmeacimadessaespessuraaumentaoriscode eroso do solo e substrato.xCamadadevegetao:consistenacoberturavegetalpropriamentedita;as espciesquepodemserutilizadasdevemapresentargranderesistnciaao estresse hdrico e baixa taxa de crescimento vegetativo, no necessitando de maiores cuidados com manuteno. Figura 14 - Corte esquemtico de um telhado verde Fonte: AUCKLAND (1998) 5.1.2.1.1.Telhados Verdes e o escoamento superficial Porsetratardeumaestruturacompotencialdereduodoescoamento superficial,ostelhadosverdescontribuemparadiminuirosimpactosdodespejodas 52 guas pluviais na micro e macrodrenagem. Essas estruturas so capazes de retardar o escoamento devido ao aumento da infiltrao e do acrscimo da evapotranspirao. AlmeidaNetoetal(2005),aoestudarosimpactoscausadospelascoberturas convencionais, afirma que os telhados verdes em reas urbanas oferecem no somente melhorescondiestrmicasnaedificao,mastambmumamaiorcapacidadede absorodaguapluvial.Consequentemente,podeserconsideradocomofator determinante para reduzir as inundaes urbanas, principalmente quando aplicados em escalasmaiorescomoreascobertasdeestacionamento,shoppings,escolase condomnios. Figura 15 - Telhado verde da Escola de Arte, Design e Multimdia da Universidade Tecnolgica de Nanyang, Singapura. Diversosautoresafirmamquecercade75%daschuvasprecipitadasso capazes de ficar retidas no substrato vegetal dos telhados verdes. A tabela a seguir apresenta o coeficiente de runoff dos telhados verdes de acordo com sua espessura e inclinao. 53 Espessura e (cm)Coeficiente de Runoff para telhado verde Inclinao at 15Inclinao acima de 15 e 500,1- 25 e 500,2- 15 e 250,3- 10 e 150,40,5 6 e 100,50,6 4 e 60,60,7 2 e 40,70,8 Tabela 5 - Coeficiente de escoamento para telhado verde de acordo com sua espessura e inclinao Fonte: FLL (2002) 5.1.2.2.Reuso de guas Segundo uma estimativa da ONU, a populao mundial superar 9 bilhes at a metade desse sculo, sendo previsto que dois teros dela vivam nas cidades at o ano de2025.Essaconcentraointensificadadapopulaonascidadeseaurbanizao aceleradatornaromaissriosecrticososestadosdeescassezdeguaede inundaesnascidades.Almdisso,aceleraraindamaisacontaminaodos mananciais e ser difcil assegurar a quantidade necessria de gua potvel.Comoobjetivodemelhoraroaproveitamentodosrecursoshdricos,diversos edifciosestoadotandosistemasdeaproveitamentosdeguaspluviaisparafinsno potveiscomoregasdejardins,lavagensdereascomuns,veculosedescargasde vasossanitrios.Ousoparaestafinalidadedeveatenderrequisitosmnimosde qualidade da gua determinados pelos rgos de sade. Osistemaconstitudodeumabaciacoletora,queircaptaragua;calhase tubulaes,queirotransportaromaterialrecolhido;peas,comopeneiras,parareter materiaisslidos;cisterna;filtrosdeareia,pararetercertasimpurezas;bombas centrfugas para alimentar os filtros de areia; reservatrio de retrolavagem; uma unidade 54 dedesinfeco;almdeumsistemadepressurizao,queirdestinaragua,j tratada, para os locais nos quais ela ser utilizada. Almdepermitirumaeconomiadeumrecursocadavezmaisescasso,o reaproveitamento de guas pluviais provoca uma reduo da vazo de descarga para o sistemadedrenagemurbana.EstudosrealizadosnaAlemanha,pasqueadotaesta medidacomoprioritrianocontroledadrenagemurbana,mostramqueosistemade captaodeguaspluviaiscapazdearmazenarumprecipitaoemtornode15a 17%damdiaanual,mostrando,dessaforma,asuaimportnciaparaprevenode enchentes urbanas. 5.1.3.Dispositivo de deteno in situ Asobrasdedetenoinsitucompreendemosreservatriosimplantadospara controlarreasurbanizadasrestritas,comocondomnios,loteamentosedistritos industriais (Canholi, 2005). 5.1.3.1.Microreservatrios para deteno em lotes urbanos Osmicroreservatriosdedetenosodispositivosarmazenadoresdagua precipitada,queatuamnosentidodepermitiroretardodotempodeconcetrao, atenuandoopicodoshidrogramasdesada,possibilitandoarecuperaoda capacidadedeamortecimentoperdidapelabaciadevidoimpermeabilizao (Loganathanetal,1985).Osmicroreservatriospodem,ainda,seremutilizadoscomo dispositivos armazenadores para reuso de guas pluviais, devidamente tratadas. Tratamsedeestruturassimples,emformadecaixassemelhantessde abastecimento,podendoserdeconcreto,alvenariaououtromaterial.Possuemum dispositivodesadatipoorifcio(estruturadedescarga)quepermiteoescoamentode uma vazo limite pr-determinada. H tambm um dispositivo de emergncia para sada dosexcessosdevolumesnocasodecheiassuperioresadeprojeto,quepode extravasarparaasuperfciedolote,paraosistemadedrenagemsuperficial(sarjetas) ou diretamente para a rede pluvial. Abaixo algumas caractersticas dos microreservatrios: xPrevenodeimpactosadversosdodesenvolvimento,restaurandoo armazenamento natural perdido; 55 xNo transfere para jusante os impactos da urbanizao; xO sistema equitativo, j que coloca aa responsabilidade do controle para quem implementa a urbanizao e se beneficia dela; xOsproblemassoresolvidosnafonteondeocorrem,eassoluesno so postergadas; OhnumaJr.(2005),apartirdapropostadecriaodecenriosderecuperao ambiental para bacias urbanas, simulou microreservatrios embutidos em lotes urbanos associadosaoutrasmedidasestruturaisdecontrole.Arespostadessesdispositivos permitiuinclu-losentreasmedidasnoconvencionaispreferidasepropostasparao desenvolvimento de polticas pblicas. Ousodosreservatriosindividuaiscadavezmaiscomumnascidades brasileiras,sejaporrecomendao,sejaporobrigaesprevistasnaslegislaes municipais. Figura 16 - Esquema de deteno em lote urbano Fonte: Fundao Rio guas 56 Figura 17 - Esquema de deteno em lote urbano Fonte: Fundao Rio guas Figura 18 - Esquema de deteno em lote urbano Fonte: Fundao Rio guas 5.1.3.1.1.Concepo e Utilizao A escolha de um reservatrio de deteno para controle do escoamento na fonte deve levar em considerao os seguintes fatores (Gomes, 2005):xcondies topogrficas do local;xlegislao pertinente;xprojeto de arquitetura e de urbanismo para o local;57 xpluviometria;xqualidade da gua a armazenar e de limpeza do local;xcondies da rede pblica a desaguar;xcondies futuras de manuteno.Segundo Agra (2001), altas pluviomtricas podero inviabilizar o uso de deteno. Grandesdeflviosimplicamemgrandesvolumesaarmazenare,consequentemente, em custo alto. A exigncia de deteno para garantir alto tempo de recorrncia tambm acarreta o mesmo problema.Omesmoautortambmalertaparaaqualidadedagua,tendoemvistaqueo orifcio de controle do reservatrio pode funcionar parcialmente ou obstruir.Ousodegradesoutelaspodediminuiresteproblema,assimcomoodimetro mnimo a adotar para o orifcio. importanteconhecerosseguintesaspectosemrelaoredepblicaonde ser o desge do reservatrio (Gomes, 2005):xcotas de implantao;xse a mesma funciona em carga;xvazo mxima de funcionamento.Esseselementossoindispensveisparaevitarretornodeguaesedimentos para o reservatrio, alm de ajuda na deciso quanto vazo a adotar para a sada do mesmo. 5.1.3.1.2.Critrios de dimensionamento Odimensionamentodeumaestruturadedetenoemlotedeveestarbaseada em trs etapas, como a seguir (Agra, 2001):xdeterminao da vazo;xdeterminao do volume de deteno;xdimensionamento do reservatrio e do dispositivo de descarga. 58 Determinao da vazo Avazodoreservatriofeitoatravsdautilizaodomtodoracionalcoma determinao da intensidade pluviomtrica pela equao geral IDF: Q C i A Onde, Q = vazo de projeto (m/s); i = intensidade de precipitao (mm/h); C = coeficiente de escoamento superficial runoff (tabelado); A = rea de contribuio (Km). Enquanto o valor de i: i a Tt c Onde, i = intensidade de precipitao (mm/h); T = tempo de recorrncia (anos); t = durao da precipitao (minutos); a,b,c,d = parmetros ajustados empiricamente. Determinao do volume de deteno O volume de deteno o volume necessrio para compensar a diferena entre a vazo que entra no reservatrio e a sua vazo de restrio.Odimensionamentodessevolumepodeserrealizadocomfinalidadesdistintas: paraplanejamento eestimativadevolumeeparadimensionamentoeavaliao de um projeto, quando suas dimenses e suas estruturas de descargas influenciam no clculo (Gomes, 2005). WycoffeSingh(1976)apudTassi(2002)desenvolveramomtodopara estimativa de volume em microrreservatrios apresentado pelas equaes a seguir: 59 Onde: V = volume de armazenamento (m); Vr = volume total escoado (m) ; Qout = vazo de pico na sada do reservatrio (m/s); Qin = vazo de pico na entrada do reservatrio (m/s); Tb = tempo de base no hidrograma de entrada (s); Tp = tempo de pico no hidrograma de entrada (s); Tbo = tempo de base no hidrograma de sada (s). Ovolumeaacumularnoreservatrioamximadiferenaentreascurvasde volumes acumulados de entrada e sada do reservatrio. Denominado de Mtodo-Curva Envelope,ovolumepodesercalculadocomosendoadiferenaentreasreasdo hidrogramadeentradanoreservatrioedohidrogramadesada,quepodesero hidrograma antecedente urbanizao, TASSI (2002): Figura 19 - Mtodo Curva Envelope Fonte: URBONAS e STAHRE apud ANGRA (2001) 60 Tucci (1998) cita o mtodo de Pulz como sendo o mais usadopara simulao de escoamentoemreservatrios.Essemtodo,deacordocomTucci(1998),utilizaa EquaodaContinuidadeConcentrada,queconsideracomohorizontalalinhadgua noreservatrioeacontribuiolateralcomonulaparaobterarelaoentre armazenamento e vazo: Sendo: St = armazenamento (m); t = tempo(s); It e It+1 = vazes de entrada no reservatrio (m/s); Qt e Qt+1 = hidrograma de sada (m/s); Ql = contribuio lateral (m/s); St e St+1= armazenamento (m). Aequaoacimatem,noseuladoesquerdo,asvariveisdesconhecidase,no seuladodireito,asconhecidas.ArelaoentreQeSestabelecidacombasenas curvas cota x armazenamento e cota x vazo. A curva cota xarmazenamento funo da geometria do reservatrio, j a curva cota x vazo em funo dos extravasores do reservatrio. Dimensionamento do reservatrio e do dispositivo de descarga SegundoAgra(2001),adimensodoreservatrioestlimitadapelovolume determinado para o mesmo e a sua altura, geralmente limitada pelas cotas do terreno e adaredededrenagem.Comosoconhecidosovolumeaarmazenareasuaaltura mximadereservao,areadoreservatriotemsuadeterminaodiretapelarazo entre o referido volume a armazenar e altura disponvel. Odimensionamentodadescargadoorifciodeterminadoemfunodavazo derestriolimitedevazopermitida-edaalturadisponveldguadentrodo reservatrio.Deve-seobservar,comoalertaAgra(2001),quedimetrospequenos, menores que 50 mm, oferecem grandes riscos de obstruo. 61 Comosoconhecidasaalturaheavazodesadadoreservatrio,Qs, determina-se o dimetro D (Azzout, 1994): Onde :D = dimetro do orifcio (m);Qs=vazodesadadoreservatriodecontroleeentradanotubode queda(m/s);Cc = coeficiente de descarga;g = acelerao da gravidade = 9,81m/s;h = altura de gua sobre o orifcio(m). O coeficiente de descarga para dimetros entre 3 e 6 cm varia entre 0,60 e 0,61, (Neves, 1989). Os extravasores dos microrreservatrios podem ser em orifcios, tubos curtosou vertedoresretangulares.Osdoisprimeirosinduzemaerrosquando,poranalogia,so deixadostubos com dimenses parecidas com a do orifcio de descarga. Alerta-se que tanto as vazes quanto a carga so diferentes. Alm disso, a vazo desses extravasores so determinadas a partir de mtodos que permitem avaliar a laminao do reservatrio. 5.1.3.1.3.Operao e Manuteno Amanutenodosreservatriosindividuaissimples,centradaemsua evacuao completa e limpeza regular, pelo menos com frequncia anual.A evacuao consiste no bombeamento da gua para aspirao do material que se deposita no fundo. Outro requisito de manuteno a limpeza sistemtica dos filtros (Baptista, 2005). 62 6.ESTUDO DE CASO Comoasmedidasnoconvencionaisdedrenagemurbanasomedidasainda no consolidadas, a sua real viabilidade tcnica e econmica, bem como as vantagens de sua utilizao, devem ser avaliados atravs de estudos. Neste trabalho foi feito um estudo comparativo de projetos de drenagem para uma rea piloto no bairro de Anchieta na cidade do Rio de Janeiro. Foram feitos dois projetos: umconsiderandoasituaoatualdareaeoutroconsiderandoaimplantaode medidas de controle na fonte. AnchietaumbairrodacidadedoRiodeJaneirodeurbanizaoconsolidada. Dessa forma, considerou-se no projeto para a situao atual um escoamento superficial de 80% conforme sugerem diversos autores quando tratam de regies urbanizadas. A implantao de medidas de controle no lote dificultada pela falta de incentivos financeirosepelofatodoscustosseremderesponsabilidadedosproprietrios.Ento, como forma de melhorar as condies de drenagem da regio em estudo, foi proposto, nestetrabalho,aimplantaopeloPoderPblicodeumProgramadeEducao Ambiental e a utilizao de Asfalto Poroso no lugar do j exisitente. Neste caso a adoo dessas medidas nos permite estimar um escoamento superficial mdio de 40%. 6.1.Critrios e Parmetros de Projeto Paraelaboraodosprojetosforamutilizadoscritrioseparmetrosdeacordo comasInstruesTcnicasdaFundaoRioguas,Fundaoresponsvelpela drenagem urbana na cidade do Rio de Janeiro. So eles: xParadeterminaodavazodeprojetofoiusadooMtodoRacional Modificado por Ulysses M.A. Alcantara; xFoi utilizado a equao IDF do Posto Iraj ( a = 5986, b = 0,15, c = 29,7, d = 1,050); xFoiconsideradoousodegaleriascircularesfechadasdeconcretopr moldado (coeficiente de Manning igual a 0,13); xVelocidade mnima de escoamento de 0,8m/s e mxima de 5m/s; xAseotransversalmolhadamximaaseradotadaparaarede correspondeseocomalturadalminadgua(Y)iguala85%do dimetro nominal da respectiva rede. 63 xFoi adotado o recobrimento mnimo sobre as tubulaes de 0,4m + metade do dimetro da tubulao. xCoeficientedeImpermeabilidadede0,7parasituaosemmedidade controle de enchentes xCoeficientedeImpermeabilidadede0,4parasituaocommedidade controle de enchentes 6.2.Resultados Apartirdestaspremissasforamelaboradososdoisprojetospropostosque seguem no anexo. Abaixo uma tabela com um levantamento da quantidade de tubulao necessria paraexecuodosprojetospropostoscomosseuscustosrespectivos,excluindo-se valoresdosserviosdeescavao,reaterroequaisqueroutronecessriopara execuo.Dimetrodas tubulaes (m) Quantidadeem m (C.I. = 0,7) Quantidadeem m (C.I. = 0,4) Valor unitrioem R$ ValoremR$ (C.I. = 0,7) ValoremR$ (C.I. = 0,4) 0,4987,361286,7048,9348.323,2762.958,23 0,5306,1397,5858,1917.813,705.678,18 0,677,44143,21100,257.763,3614.356,80 0,7103,2153,02130,1213.429,696898,96 0,893,02128,02164,4715.299,0021.055,45 0,954,75112,65195,4010.698,1522.011,81 1,0185,92-233,8143.469,960 Total156.797,13132.959,43 Tabela 6 - Quantidade de tubulaes utilizadas no projeto Percebe-seumadiferenasignificativanasquantidadesdetubulaesde dimetrosmaiores,comconsequentevariaonocustototaldessesmateriais.A utilizaodopavimentoporosoemconjuntocomumapolticadeeducaoambiental representaumareduode15,2%nocustodastubulaes.Ocustofinaldoprojeto tambmserreduzido,hajavistoqueareduodosdimetrosdastubulaes promovemumareduodasdimensesdasvalasqueseroescavadase, consequentemente, dos volumes de escavao, transporte, reaterro e de materiais para base das tubulaes. 64 Alm desse benefcio para reduo do custo da obra,a adoo dessas medidas nabaciaemestudo,provocaumadiminuiode42,8%nodeflvioaescoar.Dessa forma,diminumosopicodevazoeoriscodeenchente,minimizandoosprejuzos causados pela mesma. ProjetoDeflvio escoar ( l/s ) Coef Impermeabilidade 0,71625,087 Coef Impermeabilidade 0,4929,517 Tabela 7 - Diferena de deflvios escoar 65 7.CONCLUSES O presente trabalho identificou as principais medidas de controle de enchentes na fonte,indicandoseuuso,manutenoeprincipaiscaractersticas.Taismedidastem comoobjetivoareduodosdanoscausadosporenchentesnosmdiosegrandes centro urbanos caracterizados por uma elevada taxa de impermeabilizao do solo. No estudo de caso foram apresentados dois projetos considerando em um runoff de0,7devidoadensidadedeurbanizaoenooutrorunoffe0,4estimadodevido proposta de utilizao de medidas pavimentos porosos nas vias pblicas Verificou-senacomparaodosprojetosqueaadoodemedidasdecontrole reduziuem15,2%oscustosprovenientesdacompradetubulaesparaaredede drenagemeem42,8%ovolumededeflvioaescoar.Dessaforma,observamosser eficiente a execuo dessas medidas.Propemse,finalmente,paramelhoriadosistemadedrenagemaadoode outrasmedidasdecontroledeenchentesnafontetaiscomotrincheirasepoosde infiltrao,telhadosverdes,sistemasdereaprovitamentodeguaspluviais,aliados polticas governamentais de uso das mesmas na infraestrutura de sua responsabilidade e incentivo para adoo em propriedades particulares. 66 8.BIBLIOGRAFIA ACIOLI,L.A.,SILVEIRA,A.L.L.,GOLDENFUM,J.A.(2005).Monitoramento hidrolgicodeumpavimentopermevelparaocontroledoescoamentosuperficialna fonte. In: VI Encontro Nacional de guas Urbanas, Belo Horizonte, Brasil. 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CAMPANA,N.A.eEid,N.J.(2003).Avaliaododesempenhodecoberturas permeveisnocontroledoescoamentosuperficialemreasurbanas.In:XVSimpsio Brasileiro de Recursos Hdricos, Curitiba, Brasil. CANHOLI, A. P.(1995). Solues Estruturais e No Convencionais em Drenagem Urbana.TesedeDoutoradoemEngenharia,EscolaPolitcnica,UniversidadedeSo Paulo USP, So Paulo, Brasil. CANHOLI,A.P.(2005).Drenagemurbanaecontroledeenchentes.SoPaulo: Oficina de textos. CARDOSONETO,A.(1998).SistemasUrbanosdeDrenagem.Florianpolis, LaboratriodeDrenagemdoDepartamentodeEngenhariaSanitriadaUniversidade Federal de Santa Catarina. 67 DEOLIVEIRA,V.N.E.(2002).PiscininhasumNovoMtodoparaControlede Enchentes. Trabalho de Concluso de Curso de Engenharia Civil, Universidade Anhembi Morumbi. So Paulo. 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URBONAS,B.eSTAHRE,P.(1993).Stormwater:BestManagementPracticies andDetetionforWaterQuality,DrainageandCSOManagement.EnglewoodCliffs, Prentice Hall. 69 ANEXOS ANEXO I - PROJETO DA REDE DE DRENAGEM CONVENCIONALPLANILHA DE DIMENSIONAMENTOPROJETO:Bacia Piloto - Anchieta, Rio de Janeiro, RJ, BrasilPLUVIOGRAFO: irajCOEF. MANNINGn =0,013(concreto) Tempo RecorrenciaTR =10anosPOCO DE VISITADEFLUVIOS A ESCOARGALERIA DE JUSANTELOCALIZACAOBACIA LOCALCONTRIBUIAO LOCALDefl.Decli-Decli-Dimen-AlturaY/D ProfVelo-Compri-TempoTempoOBSSituaoCotasFundoN.A.AreaCoef.AreaCoef.Coef.TempoInt.Coef.Defl.Fvidadevidadesesd'aguamontcidadementodeTotalPVEstacaTerreno(m)(m)(ha)Imper.TotalDistr.Distr.Conc.Pluv.Defluv.LocalEscoargreideNormal(%)jusPerc.Perc.(m)(ha)(min)(mm/h)(l/s)(l/s)(m/m)(m/m)(m)(m)(m)(m/s)(m)(min)(min)PV-10+0,0013,700 12,45012,560,1370,700,141,351,0010,00 158,40,59 35,935,8580,0506216490,011240,011240,400,11271,251,2835,590,460,46PV-21+15,5913,30012,05012,16 1,2511,90212,160,2040,700,341,181,0010,46 156,60,60 53,489,2620,2318519720,003320,003320,400,26641,401,0230,120,490,49PV-33+5,7113,20011,80212,06 1,4011,80212,020,1550,700,501,111,0010,96 154,80,61 40,6236,3570,1790552610,039030,039030,400,22541,403,2735,870,180,18PV-45+1,5811,80010,40210,62 1,4010,40210,630,0660,700,561,091,0011,14 154,10,61 17,3253,6260,1944232450,038120,038120,400,23571,403,3021,250,110,11PV-56+2,8310,9909,5929,82 1,409,4259,820,0840,700,651,071,0011,25 153,70,61 22,0275,6020,3030148540,005640,005640,500,40791,571,6530,160,310,31PV-67+12,9910,8209,2559,65 1,579,2559,680,0980,700,741,051,0011,55 152,70,62 25,6301,2270,3221238740,005960,005960,500,43851,571,7220,140,200,20PV-78+13,1310,7009,1359,56 1,579,0289,560,2160,700,961,011,0011,75 152,00,62 56,5679,8490,2896188360,006240,006240,700,53761,672,1432,050,250,25PV-810+5,1810,5008,8289,36 1,678,8289,410,0510,701,011,001,0012,00 151,10,62 13,3693,1490,3158028430,005460,005460,700,58831,672,0531,160,250,25PV-911+16,3410,3308,6589,24 1,678,6589,240,0900,701,100,990,9912,25 150,20,62 23,2716,3040,3178914740,005750,005750,700,58831,672,1140,000,320,32PV-1013+16,3410,1008,4289,01 1,678,4288,960,1290,701,230,970,9712,57 149,20,63 32,6748,9140,2496416370,005000,005000,800,54671,672,0