Drenagem urbana - antigos e novos conceitos

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Universidade de Brasília- UnB
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo FAU
Disciplina de Infraestrutura Urbana
Drenagem Urbana:
antigos, novos conceitos e soluções
Ana Paula da Silva Gomes (190102233)
Matheus Rudo Antoniassi Pereira de Oliveira (190114207)
Millena de Menezes Dutra (190129191)
Resumo: A urbanização descontrolada das cidades brasileiras tem provocado, dentre outros
impactos, o agravamento das enchentes naturais e a ampliação de sua frequência, provenientes da
crescente impermeabilização do solo, o aumento do volume pluvial escoado e redução de
amortecimento. O presente artigo apresenta o contexto da drenagem nas cidades brasileiras, os
métodos convencionais e os novos métodos de drenagem, além de uma exemplificação a partir de
modelos existentes.
Palavras chave: drenagem urbana, águas pluviais, métodos alternativos, sustentabilidade.
Introdução
O principal problema da drenagem urbana nas cidades brasileiras atuais, é a
estaticidade dos modelos convencionais de drenagem (a não capacidade de se adaptar às
novas dinâmicas de uso, ocupação e impermeabilização do solo), uma vez visto que,
segundo o IBGE, a maior parte da população tem acesso aos sistemas de drenagem
urbana, sendo que sua falta já foi o maior problema da drenagem urbana nas cidades
brasileiras. Os sistemas de drenagem foram projetados inicialmente para escoar a água o
mais rápido possível, dimensionando a rede para contemplar uma vazão específica
relacionada à ocupação do solo no momento em que eles foram inseridos, esses são
considerados hoje os métodos convencionais de drenagem. O problema surge quando a
configuração do uso do solo muda, pela dinâmica da dinamicidade das cidades (a forma em
que se alteram as dinâmicas de uso, ocupação e impermeabilização do solo), na maioria
das vezes, os sistemas convencionais de drenagem não conseguem acompanhar essa
evolução. Com a defasagem pelas novas dinâmicas de uso do solo, principalmente pela
decorrência de novas áreas impermeáveis decorrentes desse novo uso, se torna cada vez
mais comum o aparecimento de focos de alagamentos pelas cidades. Isso ocorre pelo
aumento de volume de água que necessita de escoamento em relação à vazão máxima dos
sistemas de drenagem instalados, que suportavam outro padrão de ocupação do solo. Essa
dinâmica de mudança da ocupação do solo nas cidades pode gerar diversos problemas, um
dos maiores deles é a maior impermeabilização do solo, que pode deixar os sistemas de
drenagem convencionais defasados quanto à vazão necessária para escoar a nova
quantidade superficial de água.
Com o aumento das áreas impermeáveis, os sistemas de drenagem urbanos se
tornaram obsoletos, muitas vezes, a quantidade de água que chove sobre as vias
permanece sobre a camada superficial do solo por muito mais tempo do que ficaria com a
drenagem natural. Visto, geralmente, como um sinal de desenvolvimento, a pavimentação
por meio do asfaltamento é um dos principais fatores de impermeabilização das áreas
urbanas pode gerar problemas. A impermeabilidade pode causar problemas não só nas
áreas onde elas ocorrem, mas podem se tornar causadoras do rebaixamento dos lençóis
freáticos e, consequentemente, da crise de abastecimento das cidades, pela escassez. Isso
se dá por conta do ciclo hidrológico, que, em suma, se dá pela forma em que as águas
pluviais incidem sobre o solo, que as absorve e abastece as bacias hidrográficas pela
infiltração e percolação, onde a água é levada para uma nova área onde ela irá evaporar e
formar, eventualmente, nuvens de chuva, onde o ciclo recomeça. Visto que a água não
infiltra, e, consequentemente, não abastece as bacias hidrográficas, a água não se acumula
em um ponto central e evapora muito rápido, gerando nuvens que praticamente não formam
chuva, diminuindo a quantidade de água disponível para o próximo ciclo (MIRANDA et al.
2010).
Figura 1: esquema apresentando o ciclo hidrológico
Fonte: Adaptado de Hoban e Wong (2006)
Em ambientes naturais, a água da chuva é absorvida pelas raízes das plantas,
penetra no solo ou evapora. Contudo, com o desenvolvimento urbano esse processo mudou
gravemente, removendo a vegetação da terra e cobrindo-a com superfícies impermeáveis
ou semipermeáveis. Como resultado, a água da chuva escoa dessas superfícies, através de
drenos de águas pluviais e se direciona para novos cursos de água, rapidamente poluindo
as águas. Isso muda o tempo, a velocidade e o volume dos fluxos de água, o que pode
afetar nossos cursos de água e baías.
Em síntese a urbanização promove a impermeabilização do solo leva a alteração do
ciclo hidrológico e as soluções de drenagem tradicionais que tinham como princípio o rápido
escoamento sem gerar infiltração não colaboram para solução dessa consequência da
urbanização. Hoje existem novas visões sobre o tema com sistemas que potencializam a
infiltração das águas no solo, privilegiando o ciclo hidrológico natural.
O presente trabalho visa discutir os conceitos e métodos dessas duas visões e
apresentar um exemplo que possa estimular a revisão do sistema tradicional.
1.1 Drenagem tradicional brasileira
No Brasil, mais de 80% da população brasileira vive em cidades, como consequência
desse crescimento populacional, há impermeabilização do solo natural, ocupação das
margens de proteção dos rios, desmatamentos, canalização de rios, quantidade crescente
de resíduos sólidos jogados nesses corpos hídricos, dentre outras. Quando ocorre grande
precipitação pluvial, os corpos hídricos transbordam provocando inundações com danos
materiais, humanos e ambientais que impactam a saúde da população. No mundo, 20
milhões de pessoas sofrem anualmente com enchentes. O Brasil ocupa a 11ª colocação no
ranking com 270 mil pessoas atingidas pelas inundações (CHISTOFIDIS et al. 2019). Dentro
deste contexto definem-se as diferentes fases da drenagem brasileira propostas por Silveira:
Etapa Higienista, Método Racional e a Hidrologia Urbana.
O Brasil demonstra três etapas para o modo como a drenagem urbana é posta em
prática no país ao longo dos últimos dois séculos. A primeira delas é a fase Higienista, onde
com o aumento das aglomerações urbanas a partir do século XIX evidenciou-se o papel
sanitário de águas pluviais como transmissor de doenças, contribuindo para uma mudança
de concepção das relações entre urbanismo e águas urbanas, levando ao conceito
higienista de drenagem representado pela implantação das primeiras canalizações de águas
pluviais e esgoto em importantes cidades brasileiras. Com essa fase começou a drenagem
urbana tradicional, onde havia a coleta e o afastamento imediato das águas pluviais para
jusante, causando a elevação do pico de cheias nos cursos de água e a diminuição do
tempo de concentração, agravando a situação das cidades, dos cidadãos e das águas,
pelas características das soluções parciais resultando em inúmeros problemas intersetoriais.
A etapa higienista foi sucedida pela etapa da racionalização marcada pelo
desenvolvimento e aplicação do Método Racional e pela normalização dos cálculos
hidrológicos para dimensionamento de obras hidráulicas. Essa segunda etapa não altera
substancialmente o conceito de evacuação rápida das águas pluviais e se dedica a conferir
mais precisão aos cálculos, possibilitados pela importação de melhores instrumentos de
medição das grandezas hidrológicas, tais como os pluviógrafos, que chegam ao país na
década de 1930.
Assim, seguem os investimentos na escala da cidade, a macrodrenagem, e não
mais ao nível local, ou seja, somente do sistema viário. A adoção da solução de
macrodrenagem associada ao sistema viário estruturante, já em uma escala compatível com
a cidade e não mais ao nível local, utiliza os fundos de vale para escoamento de efluentes
sanitários e pluviais, disseminou-se em todo o país, demandando obras massivas de
canalização.
Contudo, foram desconsiderados nessas ações os impactos socioambientais, tais
como a transferência de vazões para jusante, estímulo à ocupaçãode áreas de risco,
desconexão com aquíferos, remoções de população ribeirinha e perda de referências
paisagísticas. Ao mesmo tempo, os cursos de água que permaneceram em leito natural
foram sendo degradados por lançamentos em fluentes, pelo aumento dos picos de vazão,
em decorrência da impermeabilização do solo e da instalação de rede de drenagem em sua
área de contribuição, e ainda pela ocupação de margens por habitações precárias, fora da
legislação urbanística e ambiental (TUCCI, 2007).
A emergência do ambientalismo na década de 1960 levou ao questionamento desse
modelo de desenvolvimento, adotado pela sociedade urbano-industrial. A incorporação
desse questionamento define a terceira etapa denominada, por Silveira (1998) de etapa da
hidrologia urbana, sucessora das etapas higienista e de racionalização. Ela tem origem nos
países desenvolvidos, que, dispondo de instrumentos tecnológicos mais sofisticados para a
aferição de dados e para simulações via modelagem hidrológica e hidráulica, passam a
buscar a mitigação dos impactos da urbanização sobre o ciclo hidrológico. No Brasil, essa
nova abordagem é introduzida em meados dos anos 1970, principalmente a partir do contato
de técnicos e acadêmicos com pesquisas teóricas e aplicadas estrangeiras. A terceira fase
representa um salto a uma nova dimensão, um nível de realidade na evolução humana, no
qual passou a existir uma consciência ampliada no conhecer e no cuidar das águas,
reconhecida como proposta de Soluções baseadas na Natureza (SbN) para a gestão da
água.
Higienista Método Racional Hidrologia Urbana
- Segunda metade
século XIX
- primeiras canalizações
pluviais
- drenagem tradicional
- afastamento de águas
para jusante
- Primeira metade
século XX
- relação matemática
entre chuvas e
escoamento
- macrodrenagem +
sistema viário
estruturante na
escala da cidade
- impactos
socioambientais
- Segunda metade
século XX até os
dias de hoje
- emergência
ambientalismo
- instrumentos
tecnológicos mais
sofisticados
- mitigação de
impactos
Dentre os principais elementos do sistema tradicional se destacam dois sistemas
distintos, o Sistema de Microdrenagem e o Sistema de Macrodrenagem, ambos planejados
e projetados mediante critérios diferenciados. O primeiro é projetado para atender a
drenagem de precipitações com risco demorado e, o segundo, para atender precipitações
superiores às de microdrenagem com riscos conforme os prejuízos humanos e materiais
potenciais. O Sistema Inicial de Drenagem, ou Microdrenagem, possui em sua composição
pavimentos das ruas, guias e sarjetas, bocas de lobo, canais de pequenas dimensões e
galerias de águas pluviais já o Sistema de Macrodrenagem é composto, na sua maioria, por
canais de maiores dimensões, o seu correto funcionamento necessita-se de prevenção e/ou
minimização dos danos às propriedades, à saúde
3. Métodos convencionais e novos métodos de drenagem
A drenagem urbana é o gerenciamento da água da chuva que escoa nas cidades com
o objetivo de evitar inundações e possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica.
As primeiras versões de drenagem urbana tinham como meta remover as águas pluviais
para algum curso d'água, retirando da área urbana. A visão moderna abrange a
compreensão integrada do meio ambiente, social, legal, institucional e tecnológico. A
drenagem urbana é dividida em dois métodos: drenagem convencional que visa o rápido
escoamento das águas e drenagem sustentável que intenta a infiltração.
3.1 Drenagem convencional
A drenagem convencional é o meio mais utilizado no Brasil e no mundo. Ela é feita por
meio de sistemas de dutos que canalizam as águas até a jusante para evitar alagamentos e
inundações mediante o rápido escoamento das águas da estrutura urbana. Esse método
possui diversas falhas, sendo a consequência imediata o aumento dos alagamentos à
jusante. Com o processo de reunir as água para lançamento no curso d’água, em pontos
mais baixos os dutos não aguentam a quantidade de água escoada e transbordam, gerando
os alagamentos. Outra consequência preocupante é a falta de infiltração, levando ao
rebaixamento dos lençóis freáticos e redução da recarga de aquíferos.
3.2 Drenagem sustentável
O momento contemporâneo caracteriza-se por uma mudança de paradigma em relação
à drenagem urbana, um novo modo ampliado de compreender as águas ocorre com a
combinação da experiência adquirida nas práticas convencionais da engenharia, passando
para o entendimento do conceito de desenvolvimento sustentável e das preocupações
atuais das mudanças climáticas causadas, em tese, pela ocupação agressiva humana no
planeta. Consequentemente causando um ressignificado e um despertar para a importância
de aprimorar as realizações das atividades e empreendimentos em ambientes e
ecossistemas hídricos, cooperando e dialogando com seus componentes, dedicando à
harmonização com os ciclos da natureza e das águas.
A partir da década de 1970, em diversos países, aconteciam avanços no modo de
manejar as águas pluviais que apresentavam uma constante evolução. Surgiram medidas,
tais como; o controle na fonte, a indução à infiltração e à retenção, ampliando perenemente
a introdução de componentes, de um modo de pensar da integração das águas urbanas e
de menor interferência ao ciclo das águas A descrição das inovações inseridas por essa
fase, suas características inovadoras e vantagens introduzidas ultrapassaram o modo
tradicional de apenas coletar e conduzir as águas pluviais aliaram a essa percepção a
geomorfologia, os componentes estruturais e não estruturais (planejamentos, zoneamentos,
medidas indutoras à ocupação de áreas menos vulneráveis às inundações, seguros contra
inundações etc.)
Sistema Estratégias aplicadas Soluções adotadas
Drenagem convencional Canalização; promover o
afastamento rápido dos
escoamentos;
Galerias subterrâneas;
canais; sarjetas; bocas de
lobo; poços de visita;
Drenagem sustentável Armazenar; infiltrar;
evaporar; diminuir o
escoamento superficial;
manter a qualidade da água;
aproveitamento de águas
pluviais
Jardins de chuva; tech
garden; pavimentos
permeáveis; sistemas de
aproveitamento de águas
pluviais; bacias de retenção;
espaços públicos alagáveis;
3.2.1. Drenagem sustentável, os novos métodos de drenagem
A infiltração é a finalidade da drenagem sustentável. Com ela é possível recarregar os
aquíferos e manter o ciclo hidrológico, além de estar intrinsecamente ligada às decisões de
projeto urbano, sendo possível implantar soluções de forma posterior, visando corrigir
problemas e dar melhores soluções ao sistema de drenagem. Atualmente existem vários
estudos que associam padrões de desenho urbano a um menor impacto sobre a infiltração
natural e a manutenção do ciclo hidrológico. As novas abordagens de manejo das águas no
meio urbano, muitas delas, existentes desde a década de 1970, podem ser sintetizadas em
algumas iniciativas que são utilizadas tanto pelo urbanismo focado na infraestrutura verde
como pela soluções baseadas na natureza.
3.2.2. Low Impact Development – LID;
As medidas estruturais, recurso que compreendem as obras de engenharia como poços
de infiltração e bacias de detenção, em conjunto com as medidas não estruturais, soluções
de planejamento de drenagem como recuperação de matas ciliares ampliaram as
estratégias. Possibilitando a haver maior detenção, infiltração, tratamento da água em
pequena escala e conservação de processos hidrológicos, mitigando os impactos da
urbanização desordenada, de modo a compensar as consequências negativas da drenagem
tradicional e passando a ser conhecida por drenagem urbana sustentável. Em decorrência
disso, pode-se dizer que houve uma forma de ver as águas pluviais, com base nos conceitos
de redução dos impactos ambientais. Essa afirmação decorre de uma base concebida e
aplicada, inicialmente nos anos 1970, denominada por LID (Low Impact Development), que
foi ampliada nas duas décadas seguintes (1980 e 1990)e disseminada, especialmente nos
anos 2000 a 2010, a partir da inserção nas legislações do Canadá e dos EUA.
Na Nova Zelândia, outro novo paradigma em drenagem urbana, seguindo os conceitos
do LID, expandiu-se e foi denominado por LIUDD (Low Impact Urban Design and
Development), com os principais propósitos de restabelecer ou de manter as águas urbanas
por meio de soluções locais e pontuais, integradas em uma paisagem funcional hidrológica,
para proporcionarem o balanço hidrológico.
Uma segunda alternativa paradigmática de drenagem urbana sustentável surgiu,
concomitantemente, nos anos 1980 e ampliou-se na década de 1990, conhecida pela sigla
BMP (Best Management Practices). O termo baseou-se em práticas agrícolas que se
mostraram eficazes em aspectos conservacionistas nas atividades rurais dos EUA, cujos
componentes e conceitos mostraram-se convincentes e foram adaptados para atenderem às
atividades de drenagem urbana e de controle da poluição ambiental na América do Norte
3.2.3. Water Sustainable Urban Design – WSUD;
As novas soluções mostraram as vantagens em abandonar o modo aproveitamento,
utilitarista e fragmentado de conceber os planejamentos urbanos e assentamentos humanos
e dedicaram valor ao respeito à diversidade de visões, às características e especificidades
sociais e ambientais. Essas soluções influenciaram e originaram, na década de 1990, na
Austrália, o WSUD (Water Sensitive Urban Design)
O WSUD usa um planejamento urbano para reutilizar as águas pluviais, impedindo que
cheguem aos cursos de água, imitando, o mais próximo possível, o ciclo natural da água.
Ele constituiu-se em um modo de conceber o urbanismo baseado no princípio da precaução,
no qual o planejamento proativo das cidades e dos assentamentos humanos tivesse
condições de evitar ou minimizar os impactos hidrológicos da urbanização nos ambientes
hídricos. Ao mesmo tempo, proporcionou opções e facilidades para a concepção dos
sistemas de drenagem urbana expandindo o alcance dos sistemas de drenagem por
considerar uma forma de gestão que ampliava os olhares além do simples controle das
cheias, da indução à infiltração e a detenção das águas de chuva. Passou-se, então, a se
constituir em um conjunto de oportunidades pluri setoriais e multidisciplinares de olhar
sinérgico. Expandiu, também, a unificação do manejo fluvial com o pluvial, com a qualidade
das águas e seus regimes.
3.3. Drenagem sustentável no Brasil
No Brasil, a visão da gestão integrada de águas urbanas foi motivo de diversas debates
acerca dos planos diretores e como eles poderiam se desenvolver nesse aspecto, como em
Belo Horizonte (PINHEIRO & SANTOS, 2019) e Recife (SILVA, 2010), mostrando que se as
cidades fossem planejadas de forma integrada, reduzir-se-iam os problemas ocasionados
por cheias. Vale lembrar que, em 1997, foi criada a Lei nº 9.433, mais conhecida como Lei
das Águas, que instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos e criou o Sistema Nacional
de Gerenciamento de Recursos Hídricos. Entre outros benefícios da Lei das Águas, está a
definição das bacias hidrográficas como unidades de planejamento para a gestão das
águas. Ou seja, a partir da formação dos Comitês de Bacias Hidrográficas, a gestão torna-se
descentralizada, sendo conduzida pelas prefeituras e sociedade civil organizada, bem como
outras instâncias dos governos estadual e federal. Assim, sustentabilidade como meta
passou a induzir a regras de uso e de ocupação dos solos de modo a preservar a natureza,
assim, os sistemas podem receber o abastecimento de água, o esgotamento sanitário,
tratamento, a drenagem urbana e a coleta, o processamento e a reciclagem dos resíduos.
4. Exemplo no Brasil
Os problemas gerados principalmente pelo modo como a ocupação urbana se
desenvolve, muitas vezes sem planejamento e sem controle do uso do solo, traz diversas
consequências na drenagem de bacias urbanas, especialmente em alterações no
escoamento. A questão da drenagem urbana tornou-se muito complexa no contexto
contemporâneo da demanda ambiental crescente, que além de questões sustentáveis
envolve aspectos sanitários, paisagísticos, sociais e tecnológicos.
De acordo com Tucci (2008) nas áreas de ocupação ilegal, existem processos de
invasão e ocupação de áreas de risco, o que gera problemas de inundações e
escorregamentos, assim a cidade informal geralmente não é tratada pela gestão urbana.
Nesse sentido, muitas vezes os conceitos de urbanização no processo de formalização
dessas áreas ainda mantém uma ocupação muito densa e que não prioriza os conceitos
sustentáveis.
No Brasil a bacia hidrográfica da Mãe d'água, no Rio grande do sul, representa bem
essa realidade. Essa bacia já vem sofrendo com problemas de assoreamento da rede de
drenagem e consequentes alagamentos. Além de sua ocupação ocorrer em áreas de risco
por populações de baixa renda, o município permite a impermeabilização urbana por meio
do estabelecimento de baixas taxas de permeabilidade dos lotes, em uma tentativa de
ordenação da região pelo plano diretor municipal. A taxa de permeabilidade exigida por lote
nessa macrozona é de 10% do terreno, definido como o percentual expresso pela relação
entre as áreas do lote sem pavimentação impermeável e sem construção no subsolo e total
do terreno (VIAMÃO, 2013), o que permite o aumento da impermeabilização da bacia.
Figura 2: localização da sub-bacia do Arroio Central da bacia hidrográfica Mãe d’Água
Fonte: SILVEIRA & ZANANDREA (2019)
As simulações realizadas no estudo, apontam alguns cenários na permeabilidade do
solo para a região com o impacto do processo de urbanização. De acordo com levantamento
realizado na bacia, o mapa de uso do solo gerado a partir da imagem de satélite para o ano
de 2014, sem nenhuma intervenção e com as taxas de permeabilidade atuais, totalizando
60% de área impermeável na bacia. Um cenário futuro representado pela concretização do
plano diretor considerando as taxas de permeabilidade em 10% por lote, apontam uma área
impermeável da bacia de cerca de 85%, ainda se estima pela região, que é possível que a
zona se encontre com outra macrozona em expansão, nesse caso totalizando 90% de
impermeabilização da área bacia.
Figura 3: discretização da sub-bacia do Arroio Central Mãe d’água
Fonte: SILVEIRA & ZANANDREA (2019)
Com base nesses critérios estabeleceu-se um estudo para a elaboração de um
cenário possível representado pela intervenção de propostas sustentáveis. No caso foi
proposto a opção de pavimentos permeáveis e vegetative swale, que entende-se por uma
grande vala de infiltração, que na prática é uma depressão no terreno natural ou escavada
que acumula 1m de faixa de água temporariamente. Ressalta-se que as vegetative swales
apresentam apenas a zona denominada “superfície” e os pavimentos permeáveis às zonas
“superfície”e “armazenamento”.
Essa estrutura foi escolhida devido à falta de espaço para estruturas de manejo
pluvial, além de locais onde predominantemente existe a população de baixa renda pouco
atendida pela gestão de drenagem e espaços de área pública disponíveis. As vias de
implantação foram escolhidas por sua declividade e que não fossem rotas de tráfego
intenso.
Os dados de chuva utilizados na calibração e validação são provenientes de uma
estação pluviométrica localizada no Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Essa é a estação mais próxima à área de estudo,
com uma série de 5 anos, de dezembro de 2003 a abril de 2008, com dados de 15 em 15
minutos. Foi utilizado o método de tentativa e erro na calibração, de modo a minimizar a
diferença entre as vazões calculadas e as medidas em campo. Nesse estudo, as simulações
hidrológicas e hidráulicas foram realizadas por meio do modelo SWMM (Storm Water
Management Model) que vêm sendo utilizados para avaliar o efeito integrado de LID em
bacias urbanas, apresentando bons resultados.
Na simulação da transformação chuva-vazão, o modelo tratacada sub-bacia como
um reservatório não linear, incluindo evaporação, armazenamento em depressão, infiltração
e escoamento superficial. Foram realizados levantamentos em campo para averiguação e
georreferenciamento das estruturas de drenagem urbana existentes. Nesses levantamentos,
determinaram-se o comprimento e a largura ou o diâmetro de pontes e canalizações. A
duração da precipitação adotada foi estimada através de simulações realizadas com
hietogramas de projeto de duração de 1, 3, 5, 6 e 10 horas, com tempo de retorno de 20
anos.
O tempo de retorno é um parâmetro utilizado para dimensionamento de projetos de
drenagem e análises de incidência de chuvas, estabelecendo um período de retorno para
milímetros de chuva por metro quadrado. Um cenário com tempo de retorno de 10 anos, por
exemplo, tem por princípio prever o comportamento da modelagem hidrológica considerando
a maior chuva (em quantidade de milímetros de água por metro quadrado) que ocorre em
um período de 10 anos. Quanto maior é o tempo de retorno, maiores são as chances de
incidir sobre o projeto uma chuva com quantidades maiores de milímetros de água por metro
quadrado (segundo o manual de determinação de intensidade de chuvas do DNIT).
Figura 4: hidrogramas de tempo de retorno no cenário atual no trecho 5 e 25
Fonte: adaptado de SILVEIRA & ZANANDREA (2019)
Figura 4: hidrogramas de tempo de retorno com base na implementação do plano diretor no
trecho 5 e 25
Fonte: adaptado de SILVEIRA & ZANANDREA (2019)
Figura 5: hidrogramas de tempo de retorno com base na implementação da proposta de
intervenção no trecho 5 e 25
Fonte: adaptado de SILVEIRA & ZANANDREA (2019)
Figura 6: volume infiltrado pelas infraestruturas de low impact development por sub-bacia
Fonte: SILVEIRA & ZANANDREA (2019)
A intensidade média de cada um desses hietogramas foi testada como uma chuva
constante no modelo calibrado. Com isso, calculou-se o tempo da curva, ou seja, o tempo
desde o início da chuva até a estabilização da vazão. Então, definiu-se o tempo de duração
mais apropriado para a bacia quando o tempo de duração do hietograma fosse
aproximadamente igual ao da curva S representativo de todas as durações. Encontrou-se,
assim, o valor de cinco horas, utilizado como a duração de todas as chuvas de projeto,
permitindo que toda a precipitação contribuísse no hidrograma do exutório da bacia.
Escolheram-se, para avaliação, os hidrogramas do trecho 5, em que não existem
medidas LID a montante, e do trecho 25 na foz de toda a sub-bacia. O trecho 5 representa a
porção a montante da bacia, onde atualmente possui baixa ocupação, e o 25, a porção mais
a jusante da bacia, onde se tem a representação do escoamento total da área de estudo.
Todos os trechos apresentaram aumento dos volumes dos hidrogramas no cenário da
concretização do Plano Diretor, como esperado, em razão do aumento da
impermeabilização do solo, o que ocasionou também aumento dos alagamentos de nós,
considerando que a região é um local de investimento na expansão urbana do município.
Os mesmos trechos foram escolhidos para apresentar os resultados simulados no
cenário possível com a inserção das LID. Todos os hidrogramas do projeto para um cenário
mais sustentável apresentaram uma vazão de pico e volume menores comparados ao
cenário futuro do plano diretor, utilizando também o cenário de ocupação máxima conforme
o plano. As áreas que apresentaram maior armazenamento foram as que possuíam
pavimento permeável. De acordo com Qin, Li e Fu (2013), os pavimentos permeáveis
apresentaram maior desempenho com a localização do pico da chuva no meio da duração,
como utilizado neste estudo. Já as vegetative swales apresentaram melhor desempenho
quando o pico da chuva era no início da duração, segundo o estudo. Também identificaram
que o pavimento permeável tem maior efeito sobre a redução do escoamento superficial do
que as vegetative swales, encontraram efeitos de 7 a 15% na redução do escoamento
superficial com a instalação de equipamentos de LID, incluindo vegetative swales, para
chuvas de grande intensidade, porém, observou-se maior eficiência das LID para tempos de
retorno menores. Observa-se que o cenário mais crítico quanto a problemas de drenagem é
o futuro com a implantação do novo plano diretor, visto que a impermeabilização do solo é
maior e não existem medidas preventivas ou corretivas para mitigação dos impactos
hidrológicos.
Mostra-se que, no cenário possível com a implantação das medidas LID, ainda com
medidas mitigadoras, restariam consideráveis volumes de extravasamento em alguns nós. O
cenário atual foi o que apresentou os menores volumes, demonstrando que, se houvesse
manutenção das taxas permeáveis atuais da bacia, associada à inserção de infraestruturas
de LID, poderiam se diminuir ainda mais os volumes extravasados. Com os resultados,
pode-se observar melhor eficiência na redução dos volumes escoados em medidas não
estruturais, como manejo do uso e ocupação do solo, do que nas estruturas, como as LID
para esse caso. No entanto, as LID auxiliam na redução do escoamento superficial, sendo
uma alternativa viável para áreas já consolidadas.
Entendeu-se que apenas o uso das medidas estruturais propostas não consegue
minimizar todos os impactos hidrológicos da eventual má gestão do uso do solo. Os efeitos
sobre os volumes dos hidrogramas foram maiores quando se reduziu a ocupação,
aumentando a permeabilidade do solo, em relação às que mantiveram altas taxas de
impermeabilização compatibilizadas com infraestruturas de LID. Entretanto, o desempenho
das infraestruturas de LID foi satisfatório, auxiliando na redução dos volumes, principalmente
em chuvas de menor intensidade. As LID combinadas reduziram grande parte do volume
(14%) gerado pelo efeito da urbanização consolidada (aumento de 16%) para o tempo de
retorno de dois anos. O desempenho das LID diminui para chuvas maiores, sendo mais
eficiente para chuvas com menores TR, para as quais se propõem as estruturas de
drenagem.
Uma alternativa para diminuir ainda mais o volume escoado é a de medidas de
controle nos lotes, que diminui a vazão de lançamento na rede pluvial. Essa alternativa não
foi considerada para este estudo devido à renda da população local da área de estudo. Por
isso, optou-se por medidas em áreas públicas. A eficiência das LID é afetada por suas
dimensões e propriedades. No caso, os pavimentos permeáveis demonstraram maior
eficiência na redução dos volumes escoados sobre as vegetative swales. No entanto, as LID
têm sua eficiência afetada pelo tempo se não houver correta manutenção. É necessário o
comprometimento do órgão público responsável pela drenagem da cidade para manutenção
das infraestruturas de drenagem, principalmente as de LID. Os resultados deste estudo
sugerem que as infraestruturas de LID devem ser discutidas como um novo método de
controle de alagamentos urbanos, com o manejo do uso do solo, buscando soluções
integradas para o correto manejo das águas pluviais.
6. Conclusão
Este trabalho avaliou, através de uma análise bibliográfica que os sistemas
tradicionais de drenagem são necessários, porém podem ser associados com novos
sistemas de drenagem de modo a reestabelecer o ciclo hidrológico no meio urbano, sem
impedir o desenvolvimento da urbanização.
A aparição de novas propostas de uso sistemas de drenagem sustentável tem se
tornado mais comum nos últimos 20 anos no Brasil. Estudos como o realizado em Viamão
demonstram que o uso de técnicas compensatórias, como o LID e SWMM, associadas com
o sistema tradicional tem grande potencial de reduzir o volume superficial de água em
cidades com alta taxa de impermeabilização das bacias hidrográficas. Assim se tornando
uma alternativa viável para redução do volume superficial de água excedente dos sistemas
de drenagem tradicionais, predominantes no país.
Fica explicitado também no caso de Viamão que, mesmo com os sistemas LID e
SWMM, a nova ocupação do solo é prejudicialpara a completa drenagem urbana. Assim
reafirmando a premissa apresentada ao longo do trabalho de que as novas dinâmicas de
uso, ocupação e, principalmente, impermeabilização do solo são sim prejudiciais para os
sistemas de drenagem. Ainda que em alguns casos, como o de Viamão, mesmo com a
implementação de sistemas de drenagem sustentável, não é possível se equiparar a taxa de
escoamento superficial ao que era antes da nova taxa de áreas impermeáveis do solo.
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