Aula 18 INTRODUÇÃO A DRENAGEM SUPERFICIAL E BACIAS URBANIZADAS (1)

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Aula 18 - INTRODUÇÃO A 
DRENAGEM SUPERFICIAL E BACIAS 
URBANIZADAS
Hidrologia & Drenagem Urbana
Profa. Dra. Monica Soares Resio Zuffo
Outubro - 2017
Técnicas de Minimização da Drenagem de Águas Pluviais
Efeito da Urbanização Sobre 
O Comportamento Hidrológico
Efeito da Urbanização Sobre o 
Escoamento Superficial
O Problema dos Mananciais
n A bacia hidrográfica é ocupada de forma 
desordenada, processo favorecido por legislação 
omissa/equivocada ou por falta de planejamento 
urbano ou controle de ocupação;
n Nos mananciais superficiais, o impacto se agrava pela 
falta de tratamento de esgotos e pela poluição difusa 
rural, etc;
n Nos mananciais subterrâneos, ocorre contaminação e 
perda de áreas de recarga;
n Reservatórios urbanos: eutrofização e contaminação; 
n Redução da disponibilidade de água devido à 
qualidade.
Abastecimento
Carga doméstica 
e industrial
Drenagem Urbana
Mananciais
Ciclo de inundação e contaminação
Inundações
n Drenagem urbana: escoamento em 
áreas urbanizadas, geralmente pequenas 
bacias (a urbanização amplia as vazões 
devido à canalização e à 
impermeabilização);
n Inundação ribeirinha: processos naturais 
resultado do aumento da vazão dos rios 
durante os períodos secos e chuvosos 
(as inundações podem ser ampliadas ou 
terem maiores efeitos em função da 
ação do homem).
n Uso do sistema de drenagem para esgotamento 
sanitário doméstico e industrial;
n Ocupação das áreas de inundação pela população 
depois de anos de cheias menores;
n Aumento da produção de sedimentos;
n Geralmente, as áreas mais atingidas são de 
populações pobres;
n Não existe tradição em medidas preventivas nas áreas 
de inundação;
n Concepção antiquada nos projetos de drenagem.
Drenagem e Inundações: questões 
associadas
Efeitos das Inundações em 
Áreas Urbanas
n Bacias de pequeno porte, onde se concentra 
a área impermeabilizada;
n Aumento do pico e antecipação da 
ocorrência;
n Aumento do volume do escoamento 
superficial;
n Diminuição da evaporação e da recarga 
subterrânea;
n Aumento da poluição de origem pluvial;
n Aumento da produção de sedimentos.
Impactos
n Aumento da vazão média de cheia ( 6 a 7 vezes) 
DEVIDO À IMPERMEABILIZAÇÃO
n Redução do tempo de concentração e aumento das 
áreas impermeáveis DEVIDO À CANALIZAÇÃO
Vazão e Volumes
n Fase 1 : crescimento da urbanização: 
grande produção de sedimentos 
(construções, superfícies 
desprotegidas);
n Fase 2 : transição com sedimentos e 
resíduos sólidos;
n Fase 3: quando a área urbana está 
estabelecida, a veiculação de resíduos 
sólidos na drenagem é alta. 
Fator agravante: resíduos sólidos
Fatores Agravantes das Inundações
Canalização de córregos sem a devida análise de impactos 
a jusante (transferência de inundações de um ponto a 
outros);
Fonte: SEMADS, 2001.
Poluição das Águas Pluviais
n Carga equivalente ao esgotamento 
sanitário;
n Composição orgânica: DBO, N, P;
n Composição com metais: Chumbo, 
Ferro, etc;
n Grande carga no início da precipitação.
A Atual Política de Controle da Drenagem
“A melhor drenagem é a que escoa o mais 
rapidamente possível a precipitação. “ – Conceito 
Higienista
∇
consequência direta = inundações
A política se baseia na canalização do escoamento, 
apenas transferindo para jusante as inundações. A 
população perde duas vezes: custo mais alto e 
maiores inundações. 
➨ Canais e condutos podem produzir custos 10 
vezes maiores que o controle na fonte;
➨ A canalização aumenta os picos para jusante.
Típica Evolução 
na Drenagem
Efeitos (sobre ou de) novas 
urbanizações
n Se a nova urbanização está a jusante 
em bacias urbanizadas – ela pode sofrer 
inundações
n Se a nova urbanização está a montante 
– ela pode causar inundações a jusante
n Se na nova urbanização há pequenas 
bacias – a implantação da nova 
urbanização pode acarretar problemas 
na própria área
Princípios Modernos do Controle 
da Drenagem
n Novos desenvolvimentos não podem aumentar 
ou acelerar a vazão de pico das condições 
naturais (ou prévias aos novos loteamentos);
n Considerar o conjunto da bacia hidrográfica 
para controle da drenagem urbana;
n Buscar evitar a transferência dos impactos 
para jusante;
n Valorizar as medidas não-estruturais (educação 
tem papel fundamental);
n Implementar medidas de regulamentação;
n Implementar instrumentos econômicos. 
Medidas de Drenagem Urbana
n Soluções Estruturais: atacam os efeitos.
Obras de engenharia: 
§ Canalizações; 
§ Barragens; 
§ Galerias; 
§ Retificação de córregos e rios outras melhorias em córregos 
e rios; 
§ Dragagem (desassoreamento); 
§ Obras de retenção e detenção (reservatórios); 
§ Drenagem forçada em áreas baixas; 
§ Bombeamento; 
§ Túneis; 
§ Micro drenagem.
n Soluções Não-Estruturais: atacam as causas.
§ Planejamento de Macro e Micro Drenagem Urbana;
§ Leis de Uso e Ocupação do Solo (preservação das áreas 
marginais, manutenção de áreas verdes, disciplinamento da 
ocupação urbana, etc.);
§ Integração da drenagem urbana com outras intervenções 
urbanas;
§ Regras Operativas de Obras Hidráulicas para Controle de 
Cheias;
§ Detenção do escoamento superficial gerado pela ocupação 
(parcela de solo impermeável) no próprio lote;
§ Adoção de pavimentos permeáveis;
§ Fiscalização Intensa;
§ Educação Ambiental.
Controle da Drenagem Urbana
nControle na fonte: = OSD (on site 
detention): planos de infiltração e 
trincheiras, pavimentos permeáveis e 
detenção.
nNa micro e macrodrenagem: detenção 
ou retenção no sistema de drenagem;
nAumento da capacidade de drenagem,
minimizando os impactos de jusante. 
Controle na Fonte
n Pavimento permeável;
n Trincheiras e planos de infiltração;
n Detenção;
n Sem ligação direta com o pluvial.
Pavimentos Permeáveis
Trincheira de Percolação
Estruturas de ArmazenamentoBacias de Percolação, de 
Retenção e de Detenção
Estruturas de Armazenamento
Sem ligação direta com o pluvial
É preciso:
Organizar o espaço urbano para integrar 
e harmonizar os diferentes sistemas de 
infraestrutura. Isso requer um esforço 
coletivo (nas esferas técnica, política, 
legislativa, de participação da 
comunidade, entre outros).
Dificuldades.....
n Desgaste político do administrador público, resultante 
do controle não-estrutural (a população espera 
sempre por obras hidráulicas).
n Falta de conhecimento da população sobre o controle 
de cheias.
n Falta de conhecimento sobre controle de cheias por 
parte dos planejadores urbanos.
n Desorganização, nas esferas Estadual e Municipal, 
sobre o controle de inundações.
n Pouca informação técnica sobre o assunto nos cursos
de graduação em arquitetura e engenharia.
Além disso 
não se pode esquecer de que:
n Não existe solução puramente tecnológica ou 
econômica.
n Não existe solução simplista.
n Não existe solução instantânea.
n Não existe solução que seja de responsabilidade de 
um único ator social.
n Não existe solução possível de ser copiada.
Regras “básicas” para novas 
urbanizações
n Escolha de um sítio pouco suscetível a impactos de eventuais 
urbanizações a montante;
n Proteção das áreas de cabeceiras;
n Desenvolvimento de projeto integrado – com objetivo de não 
alterar a drenagem natural nos trechos a jusante da rede de 
drenagem;
n Integrar soluções de esgotamento sanitário, de coleta e 
disposição de resíduos sólidos e de drenagem urbana;
n Promover a gestão da drenagem urbana sempre sob a 
perspectiva da bacia hidrográfica;
n Promover ações de educação e informação do usuário para a 
gestão integrada em saneamento ambiental. 
História da Drenagem Urbana
n Século XIX: Sistemasunificados
n Menor investimento inicial em bacias pequenas;
n Tamanhos incompatíveis para grandes bacias;
n Problemas no tratamento das águas residuárias; 
n Controle de descargas combinadas.
n Primeira metade de século XX: Sistemas separados
n Similar ao sistema de águas para abastecimento;
n Soluções baseadas em coletores;
n Desenvolvido por empresas de saneamento;
n O crescimento urbano cria obsolescência;
n Dificultades para o tratamento de águas pluviais.
n Segunda metade de século XX: BMP*, TGEU, TecAlt,…
n Evitar as externalidades da urbanização;
n Tratamento local da contaminação (controle de 
poluição difusa);
n Enfase na infiltração e no armazenamento;
n Não gerar mais vazões máximas.
n Século XXI: Urbanizações de Baixo Impacto
n Manter as condições hidrológicas naturais;
n Assumir os custos da drenagem na urbanização;
n Usar BMP distribuídas e de baixo impacto.
*BMP = Best Management Practices
História da Drenagem Urbana
A urbanização afeta a hidrologia
§ Diminui a infiltração e a umidade do solo;
§ Aumentam:
§ o volume de escoamento superficial;
§ as vazões máximas;
§ a frequência das cheias;
§ a quantidade e a concentração de poluentes.
Consequências importantes:
Efeito da impermeabilização
e das soluções para o escoamento
§ A área urbanizada incrementa os volumes;
§ As soluções de coletores tradicionais incrementa 
a vazão máxima;
§ A curva de frequência de vazões máximas se 
modifica:
§ Aumento da vazão para igual frequência;
§ Aumento da frequência para a mesma vazão.
Bases para um novo enfoque
n As águas pluviais são um recurso e, assim, não são
águas residuárias;
n O responsável é quem gera o excesso, não quem sofre 
com a inundação;
n Evitar os problemas de onde se produzem e não 
trasladados bacia abaixo;
n Evitar a obsolescência do sistema pelo crecimento das 
cidades;
n Tratar a contaminação in loco;
n Manter as condições naturais.
Ações para um novo enfoque
n Urbanizações de baixo impacto:
n Minimizar a impermeabilização efetiva:
n Participar no projeto de urbanização;
n Obras pequenas e distribuídas.
n Tratamento local da contaminação:
n Utilizar técnicas de BMP;
n Captar volume para controle de qualidade.
n Conservar e melhorar a rede natural de drenagem:
n Não urbanizar zonas inundáveis;
n Uso conjunto com áreas verdes;
n Projeto de canais urbanos como coletores 
principais. 
Literatura técnica disponivel
1- Minimizar o escoamento 
urbano (ou efetivo)
n Reprojetar as urbanizações;
n Favorecer a infiltração local;
n Favorecer o armazenamento no local;
n Desconectar as áreas impermeáveis;
n Reprojetar as ruas e lugares públicos;
n Uso conjunto de áreas verdes.
Novos projetos de urbanização
§ Manutenção de 
canais e vias de 
drenagem natural;
§ Corredores contínuos 
de áreas verdes;
§ Priorizar zonas baixas 
e lugares de maior 
umidade;
§ Minimizar áreas de 
ruas e zonas 
impermeáveis.
Favorecer a infiltração:
Uso de pavimentos permeáveis
 
§ Materiais distintos: asfalto, paralelepípedos, concreto; 
§ Diferentes Tipos: Infiltram no solo, evacuam para a 
rede;
§ Reduzem a vazão máxima, o volume e a contaminação.
Projeto adequado de ruas e 
avenidas
vereda
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Calzada de 3 pistas
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Pavimento poroso
Solera discontinua Solera discontinua
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Pavimento poroso
Projeto adequado de vias 
públicas
2 - Tratamento local da 
contaminação
Uso de Best Management Practices
n Dificuldade de tratamento águas a jusante como no caso 
de águas residuárias:
n Grande variabilidade dos investimentos 
necessários;
n Dificuldades para atribuir custos;
n Operação temporal muito variável.
n Efeito da lavagem inicial em polutograma;
n Ideia de volume de captura;
n Obras de retenção: eliminação de contaminantes por 
sedimentação;
n Obras típicas: Valas, Reservatórios, Lagoas, Filtros…
Lavagem inicial
Uma proporção importante da contaminação está 
na primera parte do hidrograma.
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Volume de captura para 
Qualidade
n Captar localmente uma parte fixa de cada 
chuva, da ordem de 10 a 20 mm, 
preferencialmente do inicio;
n Significa uma proporção importante de 
volume anual, da ordem de 70 a 90%;
n Representa uma grande proporção dos 
contaminantes, 90 a 98%;
nO volume de captura para a laminação de 
cheias.
Estimação do Volume de Captura 
para Controle de Qualidade: VCCC
n Depende das chuvas locais;
n Resultam volumes modestos.
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Volumen Tratado (mm)
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 (%
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Com VCCC = 20 mm, 
Coef. de Escoamento de 
0,70
Requer 140 m3 por 
hectare.
Obras típicas de retenção e 
armazenamento
Obras típicas de retenção e 
armazenamento
Obras típicas de retenção e 
armazenamento
Obras típicas de retenção e 
armazenamento
Obras típicas de retenção e 
armazenamento
Obras típicas de retenção e 
armazenamento
Armazenamentos de Baixo 
Impacto
Armazenamentos de Baixo 
Impacto
3 - Respeitar a Rede de 
Drenagem Natural
n Manter e melhorar os canais naturais;
n Não urbanizar zonas inundáveis;
n Uso de coletores abertos em conjunto 
com áreas verdes.
n coletores fechados: tradicional, abaixo ao solo.
n conduzir a vazão de projeto para um período de retorno à 
máxima capacidade. Podem conduzir águas residuárias. 
n coletores abertos: rios urbanos naturais.
n projeto para transporte da vazão habitual em zona de 
fluxos menores (60% da vazão de 2 anos);
n Verificados para plena capacidade para um período de 
retorno importante (100 anos);
n Evitar canais típicos para outros usos: projeto de canais 
urbanos; 
n Não conduzem águas residuárias.
3 - Respeitar a Rede de 
Drenagem Natural
Canais urbanos de águas pluviais
Uso da Rede de 
Drenagem Natural
Uso da Rede de 
Drenagem Natural
Uso da Rede de 
Drenagem Natural
Uso da Rede de 
Drenagem Natural
Uso da Rede de 
Drenagem Natural
Uso da Rede de 
Drenagem Natural
Canais de drenagem urbana
Dissipadores de energia
Canais de drenagem urbana
Dissipadores de energia
Coletores Abertos em Zonas 
Áridas
Coletores Abertos em Zonas 
Áridas
Parques Inundáveis em Áreas 
Centrais
Parques Inundáveis em Áreas 
Centrais
Parques Inundáveis em Áreas 
Centrais
Conclusões
n A urbanização é responsávelpor alterar as condições 
hidrológicas;
n As externalidades negativas (maiores vazões, mais 
contaminação, …) devem ser assumidas por quem as 
provocam;
n É possível, tecnicamente, desenvolver uma 
urbanização de mínimo impacto;
n Novo paradigma de drenagem urbana;
n Requer-se uma regulação adequada que evite as 
obsolescências do crescimento das cidades.