soluções práticas para retenção de águas pluviais como medida alternativa para mitigação de...

Iniciação - Revista de Iniciação Científica, Tecnológica e Artística Edição Temática em Sustentabilidade Vol. 4 no 2 - Agosto de 2014, São Paulo: Centro Universitário Senac ISSN 2179474 X © 2014 todos os direitos reservados - reprodução total ou parcial permitida, desde que citada a fonte portal de revistas científicas do Centro Universitário Senac: http://www.revistas.sp.senac.br e-mail: [email protected]

Soluções práticas para retenção de águas pluviais como medida alternativa para mitigação de alagamentos: Um estudo de

viabilidade aplicado ao bairro do Boqueirão em Santos/SP.

Practical solutions for rainwater retention as an alternative measure to flooding mitigation: A feasibility study applied to the neighborhood of Boqueirão in Santos

/ SP

Hugo Barros 1, Eduardo Antonio Licco2, Olavo Stoeber3

1, 3. Engenheiro Ambiental pelo Centro Universitário Senac 2. Professor do Centro Universitário Senac

Resumo. Os alagamentos localizados ocorrem de forma generalizada, principalmente por

deficiências do sistema de drenagem. No município de Santos, os problemas relacionados

à alagamentos não são recentes, ocorrendo com frequência anual, em maior ou menor

escala, em diversas localidades. O bairro do Boqueirão é um dos que sofrem e

continuarão sofrendo com os alagamentos por não dispor de rede de microdrenagem e

não haver previsão para implantação. Neste contexto, este artigo tem por objetivo

verificar a viabilidade de implantação de mecanismos práticos de retenção das águas

pluviais como medida alternativa para mitigação dos efeitos dos alagamentos ocorrendo

no bairro do Boqueirão. O desempenho das técnicas dos telhados verde, cisternas e

redução da capacidade de escoamento dos sistemas de captação de águas pluviais é

analisado a partir de uma simulação envolvendo um setor crítico do bairro. Os resultados

do estudo mostram ser viável a implantação das técnicas de retenção de água

estudadas, apontando para uma redução de 6% no volume da água acumulada,

suficientes para evitar os alagamentos mais críticos.

Palavras chave: alagamentos, águas pluviais,

Abstract. Localized flooding occurs widely, especially for deficiencies in the urban

drainage system. In the city of Santos, the problems related to flooding are not recent,

occurring on an annual basis in different localities. The neighborhood of Boqueirão, one

of the most important of the city, is one of suffering and will continue suffering from the

floods caused by summer rains due to lack of minor drainage network and no forecast for

implantation. In this context, this paper aims to determine the feasibility of implementing

practical arrangements for retention of rainwater as an alternative measure to mitigate

the effects of floods occurring in the Boqueirão neighborhood. The technical performance

of green roofs, cisterns and reduced flow capacity of rainwater catchment systems is

analyzed from a simulation involving a critical segment of the neighborhood. The results

of the study show the feasibility of the techniques for water retention studied, indicating

a reduction of 6 % in the volume of accumulated water, sufficient to prevent critical

flooding.

Key words: flooding, rain water

Iniciação - Revista de Iniciação Científica, Tecnológica e Artística - Vol. 4 no 2 - Agosto de 2014 Edição Temática em Sustentabilidade

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1. Introdução

Com o crescimento da urbanização, crescem as áreas impermeabilizadas, reduzem-se as

áreas verdes e alteram-se as condições climáticas locais, o que implica na ocorrência de

fenômenos como ilhas de calor e precipitações de grande intensidade. (MIOTO, 2011).

Em decorrência da interação entre os diversos fatores da expansão urbana surge, como

relevante problema social e de saúde pública, a questão dos alagamentos provocados

pela intensa impermeabilização do solo urbano. A cidade de Santos é um exemplo típico

de área urbanizada sujeita a alagamentos. Conforme a cidade avançou em seu processo

de urbanização e, como consequência direta, no aumento de áreas impermeáveis, os

sistemas locais de drenagem foram se tornando insuficientes, levando a intensos

alagamentos em alguns pontos da cidade (CBH-BS, 2009).

Conforme consta em relatório da Agência Metropolitana da Baixada Santista (2002),

existem bairros na cidade que ainda não dispõem de sistemas de microdrenagem. Um

deles é o bairro do Boqueirão, um dos mais importantes do município, abrigando

universidades (Universidade Santa Cecília, Centro Universitário Lusíadas), ampla zona

comercial com shoppings centers, bares, padarias, restaurantes e buffets, extensa área

residencial e um dos hospitais mais conceituados do Estado, o Hospital Guilherme Álvaro.

No Boqueirão, quase que anualmente, por ocasião das chuvas de verão, ocorrem

extensos alagamentos (Figura 1) com graves prejuízos socioeconômicos; o último deles

foi registrado em Fevereiro de 2014.

Figura 1: Alagamento na Rua Dr. Oswaldo Cruz, Bairro do Boqueirão, Fonte: BARROS,2012.

Conforme pesquisado pelos autores junto aos órgãos competentes da Prefeitura de

Santos não se espera a curto ou médio prazo, nenhuma obra pública voltada para a

implantação de rede de drenagem na região do Boqueirão que possa evitar ou mesmo

amenizar os alagamentos registrados.

Neste contexto, considerando-se não ser possível evitar a ocorrências de chuvas intensas

durante o verão, nem aumentar a velocidade de escoamento das águas que precipitam

na região do Boqueirão restaria, como solução prática para minimizar os impactos dos


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alagamentos, os mecanismos de retenção da água de chuva e o seu descarte controlado.

Em áreas intensamente ocupadas como o bairro do Boqueirão os mecanismos práticos de

retenção das águas de chuva seriam os telhados verdes, as cisternas para retenção da

água da chuva coletada nos telhados e áreas impermeabilizadas e a redução forçada na

capacidade de escoamento dos sistemas de captação de águas pluviais.

Uma vez caracterizado o problema, este artigo tem por objetivo verificar a viabilidade de

implantação de mecanismos práticos de retenção das águas pluviais, analisando o

desempenho das técnicas dos telhados verde, cisternas e redução da capacidade de

escoamento dos sistemas de captação de águas pluviais, a partir de uma simulação

envolvendo um setor crítico do bairro do Boqueirão.

2. Conceitos

Os alagamentos são decorrências previsíveis da relação entre perigos naturais (chuvas

fortes, marés altas e frentes frias), extensa população exposta e elevada vulnerabilidade

da cidade a chuvas intensas (ausência de drenagem eficiente). Conforme explica Licco

(2013) “Para reduzir o risco de desastres, é importante reduzir o nível de vulnerabilidade

e manter a exposição ao perigo em um mínimo como, por exemplo, realocando

populações e propriedades” (Figura 2). Todavia, nem sempre é factível interferir com as

populações, (relocações) ou mesmo reduzir as vulnerabilidades (neste caso, com a

implantação de sistemas de drenagem). Embora complexo é possível todavia, reduzir

indiretamente, a intensidade do perigo, não interferindo com a precipitação em si, mas

captando parte da chuva que cai e retendo-a até que a precipitação se reduza a índices

suportáveis.

Figura 2: Perigo, exposição e vulnerabilidade. Na impossibilidade de evitar a exposição, ou reduzir a vulnerabilidade, resta reduzir o perigo em sua intensidade.

Fonte: LICCO, 2013.

Tecnologias práticas para retenção de águas pluviais

Cisternas. A tecnologia de cisterna é uma forma básica e popular de retenção de água

pluvial. A água da chuva é captada através do escoamento da mesma pelo telhado das

residências ou construções, passando pelas calhas e caindo direto na cisterna que tem

como função o armazenamento dessa água precipitada (MINISTÉRIO DE

DESENVOLVIMENTO SOCIAL, 2013).

Sabe-se que as cisternas tem grande importância na captação de água de chuva, tendo a

água captada utilização para fins não potáveis como irrigação de jardins, lavagens de

pisos, descargas e limpeza em geral.

As cisternas nem sempre são utilizadas para captação da água da chuva para ter fins de

uso. Muitas vezes podem funcionar apenas como retentores, com as funções de


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armazenamento temporário e liberação controlada da água para as galerias pluviais após

o término da chuva.

A norma ABNT NBR 15527 – Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins

não potáveis estabelece os requisitos necessários para realizar um projeto de

aproveitamento de água de chuva de coberturas em áreas urbanas. Esse aproveitamento

é para fins não potáveis, podendo a água acumulada ser aproveitada na lavagem de

pisos, em espelhos d’água, irrigação de jardins, descargas em bacias sanitárias, lavagem

de veículos e usos industriais.

Para concepção do sistema de aproveitamento de água de chuva é preciso atender as

normas ABNT NBR 5626 (Instalação Predial de Água Fria) e ABNT NBR 10844

(Instalações Prediais de Águas Pluviais). Para que o estudo possa ser realizado é

indispensável que conste o alcance do projeto, a população que utilizará a água de chuva

e a determinação de volume trabalhado, definido pelo projetista. Para isso é necessário

que haja a série histórica de precipitação do local onde será implantado o projeto. As

coberturas horizontais, por exemplo, tem de ser projetadas de forma a não possibilitar o

empoçamento. Isto se aplica para lajes projetadas que sejam impermeáveis e que

tenham uma acumulação temporária. A laje deve ainda possuir uma declividade de

0,5%, garantindo assim o escoamento da água até os pontos de drenagem que devem

ser múltiplos. Para dimensionamento do reservatório é necessário considerar que o

volume de água de chuva aproveitável depende do coeficiente de escoamento superficial

da cobertura, bem como da eficiência do sistema de descarte do escoamento inicial.

Sistema de Retenção e Descarte Controlado. Essa tecnologia possibilita a retenção

de água em lajes. É possível através desse método represar uma quantidade mínima de

água, de forma a não comprometer a construção. Esse armazenamento tem como

objetivo represar água com uma profundidade de cinco centímetros em média (PROSAB,

2009). Com essa característica de acumular água temporariamente, o sitema de redução

na velocidade de descarga, também conhecido como estrangulamento, pode reter a água

de chuva até que o evento de precipitação tenha acabado, liberando posteriormente a

quantidade de água retida para as galerias pluviais (PROSAB, 2009).

Telhados Verdes. “Denomina-se telhado vivo ou verde, aquele no qual há utilização de

vegetação para cobrir edificações, com impermeabilização e drenagem adequadas”

(GRAMACHO, BARROSO, MACHADO, et al 2013). De acordo com Costa, Costa e Poleto

(2012), o conceito telhado verde foi concebido com o valor estético, no qual o Jardim

Suspenso da Babilônia é o registro mais antigo de vegetações que foram implantadas em

construções.

O interesse atual no uso de telhados verdes está na diminuição do escoamento

superficial da água de chuva e no combate às ilhas de calor no meio urbano (USEPA,

2008). Segundo a Environmental Protection Agency (USEPA), um dos maiores benefícios

dos telhados verdes é justamente a questão de absorver volumes de água de chuva e

com o tempo liberá-los em um ritmo controlado e reduzido, desempenhando um papel

para amenizar os impactos dos sistemas de drenagem nos grandes centros urbanos. A

USEPA considera ainda que o telhado verde promove uma melhoria na qualidade do ar e

da água e supre a necessidade de sistemas de aquecimento e refrigeração nas

edificações, tendo assim uma significância alta para o desenvolvimento sustentável no

meio urbano.

Segundo testes realizados por Costa, Costa e Poleto (2012), foram comparados dois

protótipos, um sem cobertura vegetal e o outro com telhado verde. Com os experimentos

foi possível perceber que quando há obstáculos, no caso a vegetação do telhado verde, o

pico de vazão é menor, levando a uma probabilidade menor de geração de enchente. Por


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conta desses ensaios, é possível afirmar de que a possibilidade de uso de telhados verdes

para reter e retardar águas pluviais é viável, servindo como solução alternativa para as

questões de alagamentos.

A estruturação do telhado verde em uma laje exige que a mesma seja impermeabilizada.

A camada impermeabilizante tem a função de proteger a laje conta infiltrações, evitando

assim problemas estruturais. É necessário que haja uma camada drenante, com a função

de drenagem da água da chuva, permitindo que o excesso de água escoe, além de servir

como filtro, separando os poluentes.

Uma parte importante do sistema é a vegetação que pode variar de gramíneas até

plantas ornamentais. A escolha da vegetação vai de acordo com o objetivo do telhado e a

preferência deve ser pela vegetação regional por conta de costume com o clima. Neste

contexto, existem 3 tipos de telhados verdes: extensivos, semi-intensivos e intensivos.

Os intensivos tem como objetivo comportar plantas de nível médio e grande; os

extensivos tem como foco maior ser um espaço visitado ou visto por pessoas e é

formado por gramado e os semi-intensivos unem a característica dos intensivos e

extensivos.

No presente estudo a escolha feita foi pelo telhado verde extensivo, considerando a baixa

manutenção, a necessidade de uma estrutura menos elaborada, pesar menos em relação

aos outros dois e seu custo ser menor.

3. Metodologia

O método utilizado no desenvolvimento deste estudo estimativo envolveu o levantamento

da séria histórica de chuvas no município de Santos e a distribuição dos pontos de

alagamento, obtidos junto à Prefeitura Municipal e Defesa Civil. Após a aquisição de tais

dados, passou-se à etapa de correlacionar as intensidades de chuva com os episódios de

alagamento, obtendo-se uma estimativa da intensidade necessária, para o

desencadeamento dos episódios registrados.

Para o cálculo do desempenho das técnicas escolhidas para retenção da água de chuva

definiu-se uma área (setor) de interesse no bairro do Boqueirão. Para tanto trabalhou-se

uma sub-área, com dimensões de 500 por 500 metros, definida por suas características

de ocupação socioeconômica, por não possuir sistema de microdrenagem (conforme

informado pelo PRIMAC) e por ser duramente afetada nos eventos de alagamento. Esta

segmentação não afeta o desenvolvimento do trabalho em si uma vez que a escolha da

“área de telhado” (área de captura da água da chuva) não se altera significativamente

trabalhando-se com o total do bairro ou com uma fração dele, considerando-se a

homogeneidade de ocupação do solo.

A sub-área de estudo apresenta uma adequada diversidade de edificações (o que permite

a combinação de mais de uma tecnologia) e um grande fluxo de pessoas devido a

presença de centro comercial, universidades e escolas, hospitais além de moradias

(figura 3).


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Figura 3: A sub-área de 500x500 metros no Bairro do Boqueirão utilizada para a simulação feita. Fonte: Google Earth, adaptado pelos autores, 2013.

A Figura 4 mostra a seleção dos telhados seguindo critérios de compatibilidade com as

três tecnologias pretendidas. O sistema baseado na captação e armazenamento em

cisternas é possível para a maioria dos telhados tradicionais de duas quedas (também

conhecidos como duas águas) mais comumente encontrados1. Em relação aos sistemas

de retenção e para telhado verde se faz necessário a menor inclinação possível,

preferencialmente lajes planas.

No caso dos sistemas de retenção, a laje será utilizada como reservatório temporário

para o descarte controlado posterior ao episódio de precipitação.

1 Além deste fator, deve ser considerado também, a disponibilidade de área útil no terreno na edificação para a

colocação das cisternas.


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Figura 4: Disposição dos mecanismos de retenção de águas pluviais.

Fonte: Google Earth, adaptado pelos autores, 2013.

4. Resultados

Frequências e intensidades de chuvas

Com base nos dados de precipitação obtidos junto a Defesa Civil de Santos, foi possível

estabelecer as frequências de chuvas que precipitam em Santos e suas diferentes

intensidades (Figura 6). O período de pertinência dos dados foi de 3 anos, de 2010 à

2012.

De acordo com dados associando intensidade de chuva e ocorrência de alagamentos

relevantes em Santos, são necessárias chuvas com intensidade de 65 mm/h ou mais.

Esta informação merece cuidados considerando a fragilidade do sistema de coleta e

processamento de dados pluviométricos disponíveis para o município de Santos2. Por esta

razão optou-se pelo levantamento de informações sobre alagamentos e intensidade

chuvas do bairro do Boqueirão, chegando-se ao valor de 95 mm/h. Para tanto os autores

entrevistaram alunos e funcionários da Universidade Santa Cecília e do Centro

Universitário Lusíadas para identificar os dias em que houve alagamentos no local nos

últimos 3 anos e a precipitação registrada.

2 Observou-se que em datas com registro na Defesa Civil de Santos de precipitação zero há anotação de alagamentos e datas com precipitações superiores a 150 mm de chuvas não há registros de alagamentos


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Figura 6: Frequência de Chuvas em Santos de 2010 à 2012. Fonte: Os autores a partir de dados da Defesa Civil de Santos, 2013.

A figura 7 mostra a curva acumulada de precipitações no município de Santos indicando

que precipitações na casa dos 95 mm (seta azul) têm probabilidade de ocorrência menor

do que 2,7%.3

Figura 7: Curva acumulada de precipitação em Santos/SP. Fonte: Os autores a partir dos dados da Defesa Civil de Santos, 2013.

3 Os dados obtidos foram colocados em ordem decrescente por faixa de precipitação, calculando-se a probabilidade

individual de ocorrência de cada uma delas.


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Áreas passíveis de captação da água da chuva

A área possível de captação da água de chuva foi obtida levantando-se a “área de

telhado” dentro do perímetro da sub área de 500 por 500 metros. O resultado obtido foi

de 22.794,59 m2, assim distribuídos:

Área total viável para aplicação da técnica da vazão diminuída:

3153,22 m2;

Área total viável para aplicação da técnica de telhados verdes:

7707,19 m2;

Área total viável de telhado para captação e retenção da água em cisternas4:

11.934,18 m2.

Em se considerando o limite de captação de 60 mm/h de precipitação que sugere a

legislação estadual (Lei 12526/07) seriam retidos, no máximo

22794,59m2 x 0,060m = 1.368m3/h

frente a uma precipitação de

250.000m2 x 0,095m = 23.750m3/h

o que representaria uma redução efetiva de

(1368/23750) x100=5,8%

no volume de água precipitada.

Desempenho das técnicas de controle

Como desempenho teórico das técnicas de controle analisadas com vistas à mitigação de

alagamentos na área em estudo, verifica-se que a área viável de telhado para retenção

da água de chuva seria suficiente para reduzir cerca de 6% do volume precipitado, o que

reduziria uma precipitação real de 95 mm/h para uma virtual de 89 mm/h (Figura 7, seta

verde), insuficientes para causar alagamentos. Com a adoção dessa solução a

precipitação crítica passaria de 95 mm/h para 101 mm/h (Figura 8, seta vermelha) e a

probabilidade de ocorrência de alagamentos para 2,2%.

4. Análise e Considerações

Em face dos resultados obtidos a aplicação de mecanismos práticos de retenção das

águas precipitadas para a mitigação de alagamentos na área contemplada mostra-se

factível. Embora a redução obtida tenha sido pequena ela se mostrou suficiente para

reduzir os impactos das precipitações extremas.

Apesar de existir viabilidade técnica, não se pode garantir a adesão da população para a

implantação de tais soluções, primeiramente pela frequência das ocorrências, segundo

pela falta de incentivo governamental para tanto e terceiro por envolver um investimento

que popularmente é entendido como dever de estado.

Deve-se destacar que para um combate eficaz aos focos de alagamento que ocorrem em

Santos, há a necessidade de se integrar os sistemas de retenção com uma adequada

implementação e manutenção dos sistemas de micro e macrodrenagem. Além disso é

necessária a busca de melhorias nas questões administrativas do município como o

desenvolvimento de um plano de expansão urbana coerente com as características da

cidade e políticas públicas mais eficientes.

4 Esta é a área efetivamente possível de ser utilizada, considerando-se na sua escolha a

disponibilidade de área para implantação das cisternas.


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Figura 8: Curva acumulada com precipitações real, virtual e crítica.

Fonte: Elaborado pelos autores com base nos dados da Defesa Civil de Santos, 2013.

Não menos importante na condução desta problemática é a necessidade de otimização

na obtenção e confiabilidade dos dados pluviométricos na cidade. Atualmente a coleta de

dados vêm de uma única estação o que em parte compromete a significância das

informações deles decorrentes Soma-se ainda que a interpretação realizada pelos órgãos

responsáveis é extrapolada para toda a área insular de Santos, descaracterizando assim

as peculiaridades de cada bairro e como consequência dificultando estudos que atendam

de maneira satisfatória as necessidade específicas.

Por fim, apesar da viabilidade dos mecanismos de retenção, a aparente intensificação nas

precipitações e em suas frequências tende a cancelar, com o tempo, os ganhos obtidos

com a captação das águas de chuvas. O tempo de retorno para chuvas maiores ou iguais

a 95 mm por hora são estimadas pelo DAEE, para Santos, em 20 anos, mas

efetivamente, têm ocorrido com frequência quase que anual, o que invalida as projeções

feitas pela Prefeitura local em termos de investimentos em infraestrutura de drenagem.

6. Referências

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Comitê da Bacia Hidrografica da Baixada Santista – São Paulo, 2009.

AGEM, Agência Metropolitana da Baixada Santista. Relatório Final - Programa

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Blumenau, v. 2, n. 14, p.50-56, 01 jul. 2012. Anual. Faculdade Regional de Blumenau (.

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GRAMACHO, Bruna Bastos; BARROSO, Felipe Kreuts; MACHADO, Márcio Ferreira.

Construção Sustentável: Soluções para construir agredindo menos o Ambiente.

Caderno de Graduação: Ciências Exatas e Tecnológicas, Aracaju, v. 1, n. 16, p.97-110,

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LICCO, Eduardo A. Vulnerabilidade Social e Desastres Naturais: Uma Análise

Preliminar Sobre Petrópolis, Rio de Janeiro. InterfacEHS, vol. 8, n. 1, 2013.

MIOTO, Ricardo. Aquecimento Global faz Garoa virar Temporal. Disponível em:

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