Aula 2.0 - Hidrologia e Drenagem

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1
PHD2308 - Hidrologia Ambiental
Aula 25: Hidrologia e Drenagem I
Mario Thadeu Leme de Barros
Renato Carlos Zambon
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental
sumário
• Introdução: Urbanização e Inundações
• Medidas Estruturais e Não Estruturais
• Micro e Macro drenagem
• Plano de Bacia Urbana: Estudo de Caso
• Práticas de boa gestão da drenagem: 
quantidade e qualidade da água
• Considerações Finais
2
Ambiente “natural”
Fontes: FISRWG / Dr. W. Collischonn / 
3
Início da ocupação – Fase 1
Fontes: FISRWG / Dr. W. Collischonn / 
4
Início da ocupação – Fase 2
Fontes: FISRWG / Dr. W. Collischonn / 
5
Início da ocupação – Fase 3
Fontes: FISRWG / Dr. W. Collischonn / 
6
Início da ocupação – Fase 4
Fontes: FISRWG / Dr. W. Collischonn / 
7
Início da ocupação – Fase 5
Fontes: FISRWG / Dr. W. Collischonn / 
8
Início da ocupação – Fase 6
Fontes: FISRWG / Dr. W. Collischonn / 
9
10
urbanização e seus impactos no ciclo hidrológico
11
Urbanização no Brasil
• Em 40 anos 107 mi
passaram a viver nas 
cidades
• Não houve tempo para 
se formar uma cultura 
urbana
• A ocupação urbana é 
desordenada e não 
planejada
• Grande impacto sobre 
os Recursos Hídricos
0
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1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Ano
Po
pu
la
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o 
(m
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s)
Urbana Rural
12
13
1983
Normal 
União da Vitória (PR) 
e Porto União (SC) 
Rio Iguaçu
14
Evolução da Mancha Urbana na BAT
ÁREA URBANA: 180km ²
POPULAÇÃO : 0,9 m ilhões
ÁREA URBANA: 930km ²
POPULAÇÃO: 4,8 m ilhões
ÁREA URBANA: 1710km ²
POPULAÇÃO : 11,3 m ilhões
ÁREA URBANA: 1860km ²
POPULAÇÃO: 15 m ilhões
1930
1980 1993
1960
15
Mancha urbana atual da BAT
16
Crescimento
Demográfico na 
RMSP
17
Perda de Áreas Verdes
• Entre 1991 e 
2000 São 
Paulo perdeu 
5.345 km2 de 
áreas verdes
• 47 Ibirapueras
• 5 Ibirapueras
por ano
Atlas Ambiental de 
São Paulo, 2006 18
Desenvolvimento irregular 
• Ocupação de áreas de risco e de mananciais
• Infra-estrutura não antecede a urbanização
• Valor da terra induz ocupações irregulares
– migração da população de baixa renda
• Plano Diretores com visão de previsão e não 
de planejamento
• Gestão por crises
• Cidade legal x cidade ilegal
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Efeitos da Urbanização Desordenada
sobre o Regime Hidrológico
inundações aumentam
erosão aumenta
assoreamento aumenta
poluição das águas aumenta
recarga do aqüífero diminui
temperatura aumenta
regime de chuvas altera
disponibilidade diminui
21
Várzeas do Rio Pinheiros, 
em São Paulo (1941)
curiosidade: detalhe 
sobre a canalização 
do Rio Pinheiros
22
Várzeas do Rio Pinheiros, 
em São Paulo (2007)
Inundações
São cheias excepcionais, fazendo com que os rios 
extravasem, ocupando áreas maiores, formando os chamados 
leitos maiores, se as margens foram ocupadas, as águas 
invadem ruas, avenidas, indústrias, residências, etc...
 mortes por afogamento
 mortes por escorregamento de morros
 mortes por contaminação (leptospirose e outras doenças)
 danos materiais (moradias, comércio, indústrias, etc)
 congestionamentos
 perdas no trânsito (cargas, veículos, etc)
 desvalorização comercial de áreas
 deterioração e contaminação de áreas
 diversos outros fatores que deterioram ainda mais o padrão 
de vida urbano e o meio ambiente urbano
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Inundações
Fatores que agravam as inundações urbanas:
 impermeabilização do solo;
 urbanização sem o devido cuidado com a drenagem;
 falta de planejamento urbano;
 ocupação das áreas marginais e morros;
 traçado de avenidas, ruas, etc.;
 grande produção de sedimentos (solos) provenientes de 
loteamentos e outros tipos de movimento de terra;
 grande quantidade de lixo (resíduos de todos os tamanhos);
 qualidade das águas (esgoto, poluição difusa, etc.);
 drenagem mal projetada ou com problemas de execução;
 canalização de córregos sem a devida análise de impactos a 
jusante (transferência de inundações de um ponto a outros);
 participação da sociedade (lixo, educação ambiental, etc.)
24
Inundações
• Inundação pela ocupação de várzeas
– Ocupação do leito natural de inundação
• Inundação pela urbanização da bacia
– Aumento das vazões pela impermeabilização
• Ambas as causas associadas
25
Inundações Ribeirinhas
antes
depois
26
Inundação pela ocupação ribeirinha
Folha de S Paulo, 25/05/2005
Folha de S Paulo, 04/02/2004
27
Vale do 
Anhangabaú 
(1967)
Marginal 
Tietê 
(1960)
28
Ocupação Ribeirinha
Ocupação pela pressão sobre a população pobre – custo alto da terra
N. Friburgo, RJ Manaus, AM S. Paulo, SP
29
Rio Santo Antonio
Nova Friburgo, RJ
sem distinção de classe social...
Santo André, SP
Ocupação pela
falta de fiscalização
30
Ocupação Ribeirinha
Ocupação ribeirinha “legal”
Recife, setembro de 2006
31
Ocupação ribeirinha “legal”
Posto de Saúde, Águas de Lindóia, setembro de 2005
32
Paradoxo da Ocupação de Área de 
Preservação Permanente
APP
Faixa da LT
Jacareí, abril/2007
33
Ocupação de áreas inundáveis
Jacareí, abril/2007 34
Ocupação de áreas inundáveis
Jacareí, abril/2007 35
Ocupação com privilégio ao sistema viário
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Ocupação de várzeas
Rio Tamanduateí
Inundações pela Urbanização
tempo
va
zã
o
• Volume escoado: aumenta
• Pico de vazão: aumenta
• Velocidade da cheia: aumenta
• Tempo de concentração: diminui
Pré-desenvolvimento
Atual
Tendencial
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y = 0,0092x - 209,97
0
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Ano
Va
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M
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im
a 
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3/
s)
Vazão Máxima Tendência
0
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120
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1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984
Ano
Pr
ec
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Di
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 M
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(m
m
)
Precipitação Máxima Tendência
CHUVAS
VAZÕES
máximas 
mensais
Vazões Máximas no Tamanduateí
incremento de 3,4 m³/(s.ano)
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Aumento das Vazões pela Urbanização
 
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dez/39 mai/45 nov/50 mai/56 out/61 abr/67 out/72 mar/78 set/83 mar/89 set/94 fev/00 ago/05 
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Vaz
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(m³
/s) 
Série Histórica de Vazões Médias Mensais em Edgard de Souza
 
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Vaz
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(m³
/s) 
Série Histórica de Vazões Médias Mensais em Edgard de Souza
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Outros Problemas...
40
ILHAS DE CALOR
41
Precipitação do dia 26/10/2009 até as 19:30
mm/hora
42
EROSÃO E ASSOREAMENTO
• Inundações de alta energia
– Concentração do escoamento em poucos locais
– Energia = f (profundidade; velocidade2)
• Volume maior + velocidade maior = alta 
capacidade de arraste
• Solos sensíveis desprotegidos
– Remoção da cobertura vegetal
– Movimento de terra sem controle
43
Rio Água Quente – S. Carlos, SP
Erosão e Assoreamento
Coletor-tronco Gregório – S. Carlos, SP
44
Erosão em área urbanizada
Rondonópolis, MT
45
Erosão “invisível”
Av. Nove de Julho
Córrego Saracura
Vale do Anhangabaú, S. Paulo
46
Nem sempre é possível perceber a 
POLUIÇÃO
Poluição“visível”
47
Coleta e Tratamento de Esgotos
nos municípios da BAT (SNIS, 2005)
• Município de São Paulo
– Esgoto coletado: 70%
– Parcela tratada do esgoto coletado: 62%
– Esgoto tratado: 44%
• Total dos Municípios da BAT
– Esgoto coletado: 66%
– Parcela tratada do esgoto coletado: 47%
– Esgoto tratado: 31%
48
Ligações Diretas
Lançamentos diretos de esgotos 
no sistema de drenagem
Nova Friburgo -
Córrego Cônego
S. Paulo – Zona Leste
R. Janeiro – Rio Viegas
49
Ligações
Cruzadas
Investigação na Bacia do 
Córrego do Sapateiro
SVMA, São Paulo, 2004
50
Índices de poluição na bacia do córrego do Sapateiro, SP
Teoricamente 100% saneada (2,5 km2)
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Hora
DB
O 
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g/
l)
DBO Média
Prefeitura de S. Paulo, SVMA, outubro/2003
51
Ligações cruzadas
Al. Campinas
São Paulo L F Orsini, 2006
52
Resíduos sólidos
Lixoduto
Rio = conduto de água, esgotos, lixo53
Resíduos muito sólidos
Rios urbanos = depósito de lixo
54
Reservatório de amortecimento 
Limoeiro – S. Paulo
Resíduos sólidos
da série Sofá no Rio (1)
Rio de Janeiro
Rio Viegas, 2003
Maceió
55
Resíduos sólidos
da série Sofá no Rio (2)
S. Paulo
Manaus
S. André
56
Resíduo?
Belo Horizonte, MG
57
Contaminação 
de mananciais
Represa Billings
São Paulo, 2006
58
Chuva x Poluição
Escola Politécnica da USP, 2004
RIO CABUÇU DE BAIXO, SÃO PAULO, SP - 28/03/2002
0
5
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16:00 16:30 16:45 17:00 17:15 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30
Hora
Va
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o 
(m
3 /s
)
0
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6.000
DB
O
5 (
m
g/
l)
Vazão DBO
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a água urbana e seu desenvolvimento 
no mundo
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Modelo de Gestão Predominante
Visão Geral
• Saneamento = água e esgoto
– Ampliar o abastecimento de água = explorar 
novos mananciais
– Esgoto = construir redes coletoras
• Manejo de Águas Pluviais = drenar = 
construir galerias e canais = afastar a água
• Controle de erosão = obras de contenção
• Resíduos sólidos = coleta e disposição
61
Modelo de Gestão Predominante
Sistema Institucional
• Sistema separador absoluto
• Água e esgoto geridos por uma empresa 
estadual, municipal ou privada
• Águas pluviais geridas por um 
departamento municipal
– Secretaria de transportes, secretaria de obras, 
secretaria de vias públicas, etc
• Resíduos sólidos geridos por outro 
departamento municipal
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Drenagem: medidas estruturais
• micro drenagem
• canalizações de grande, médio e pequeno porte (obras 
de macro drenagem):
• barragens
• galerias fechadas
• retificação de córregos e rios
• outras melhorias em córregos e rios
• dragagem (desassoreamento)
• obras de detenção (reservatórios/piscinões)
• drenagem forçada em áreas baixas
• estações de bombeamento, etc.
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Drenagem: medidas não estruturais
• Planejamento e gestão da macro e micro drenagem;
• Leis de uso e ocupação do solo;
• Integração com outras intervenções urbanas;
• Adoção de pavimentos permeáveis;
• Fiscalização Intensa e Educação Ambiental;
• Sistema de coleta de lixo adequado;
• Manutenção eficiente de obras de drenagem
• Sistema de ações civis para minimizar os impactos das 
inundações: Defesa Civil, Polícia, Trânsito, Serviço 
Social, Abrigos, Hospitais, Engenharia, etc.
• Mapeamento das áreas de risco
• Sistemas de Alerta...
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Micro Drenagem
• Galerias
• Poço de Visita
• Trechos
• Bocas-de-lobo
• Tubos de ligação
• Meios-fios
• Sarjetas
• Sarjetões
• Condutos forçados
• Estações de bombeamento
65
Vazão de projeto:
o “método racional”
(A < 2 km²)
Q = C I A
C: coeficiente de 
escoamento superficial
I: intensidade da
precipitação em mm/h
A: área da bacia em km2
66