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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 1 SISTEMA DE DRENAGEM URBANA ALEXANDRE SARAIVA RUFINO, UFERSA; ANA LUIZA DE ARAÚJO, UFERSA; ANDREZA THAISY SOUZA DA COSTA, UFERSA; ANDRIELE BARROS BARBOSA, UFERSA; LÍDIA CRISTINA, UFERSA; SIMPLÍCIA LUANA DANTAS, UFERSA. Resumo O processo de urbanização gera grandes alterações no ambiente natural, principalmente quanto ao uso do solo, intensificando problemas de enchentes. A falta de um sistema de drenagem urbana de águas pluviais ocasiona sérios problemas para a sociedade, ambiente e economia, através de alagamentos, prejuízos de bens materiais, destruição da pavimentação, erosões, deslizamentos e doenças de veiculação hídrica. Nesse contexto, o presente trabalho expõe um seguimento histórico de concepção de obras de drenagem, abordando as práticas de manejo de águas urbanas com microdrenagem e macrodrenagem. Diante disto, foi analisado o sistema de drenagem urbana de águas pluviais da cidade de Assú/RN e Santa Cruz/RN, onde os resultados do trabalho foram alcançados através de pesquisas bibliográficas. Com relação ao sistema de drenagem de Assú, foram abordados os efeitos da urbanização, onde essa interfere diretamente no desempenho da bacia hidrográfica. No entanto, foi constatado que em alguns locais da cidade o sistema de drenagem urbana existente é prejudicado com o lançamento de resíduos sólidos e de esgotos doméstico em canais de escoamento, o que causa entupimento de bocas de lobo, galerias, gerando impactos de poluição difusa causando alagamentos e doenças. Em contrapartida o sistema empregado na cidade de Santa Cruz, foi baseado em soluções de baixo impacto visando à implantação adequada de um sistema de drenagem com menor interferência ao meio ambiente, onde apresentou um sistema bem satisfatório, no qual a própria declividade da cidade contribuiu para o funcionamento da microdrenagem e macrodrenagem. Palavras-chave: Urbanização, Drenagem urbana, Sistemas pluviais. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 2 1. INDRODUÇÃO Com o surgimento da urbanização os investimentos em infraestrutura se tornaram algo de extrema importância, devido a necessidade de existência de empregos, moradias de qualidade, saneamento, bem como a drenagem de águas pluviais contra enchentes e alagamentos, que merecem maior precaução visto que é um dos maiores problemas das grandes cidades, pois devido possuírem áreas extensas revestidas por concreto e asfalto, surge a dificuldade da infiltração da água no solo (BEZERRA, et al., 2016). Drenagem é definida como o conjunto de operações de infraestrutura e instalações operacionais de drenagem de águas pluviais, de transporte, de retenção das águas da chuva para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas, e deve estar incluída nos Planos Diretores onde as atividades devem ser colocadas a prestação do serviço público (PHILIPPI JR et al., 2005). O sistema de drenagem é processo de expansão urbana mais estimado, ou seja, o que mais facilmente comprova a sua ineficiência, logo após as precipitações consideráveis, trazendo transtornos à população quando surgem inundações e alagamentos (FUNASA, 2006). Ainda segundo a FUNASA (2006), esses problemas gerados, também propiciam o surgimento de doenças como a leptospirose, diarréias, febre tifoide e malária Por isso estas águas deverão ser drenadas e como medida preventiva adotar-se um sistema de escoamento eficiente que possa sofrer melhorias, para atender à evolução urbana, que surge com o decorrer dos anos. Diante disto, é indispensável que o poder público responsável pelo setor de drenagem tome medidas preventivas, criando um plano diretor de drenagem adequado para evitar os impactos causados pela criação de um sistema inadequado. O presente trabalho tem como objetivo explanar conceitos acerca da drenagem urbana, bem como mostrar os benefícios de um sistema que atenda as necessidades da crescente urbanização, mostrando casos em que a drenagem foi realizada e seus impactos sobre o meio ambiente. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 3 2. REFERENCIAL TÉORICO 2.1 HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DA DRENAGEM A arte da drenagem de águas superficiais e subterrâneas é tão antiga quanto à origem das civilizações. O fim da vida nômade e o estabelecimento do homem em localidade fixa foram possíveis no momento em que ele pôde inventar técnicas de manejo da água sobre o solo e utilizar seu poder de percolação para estabelecer os primeiros processos de irrigação e produção de alimentos, independentemente de condições atmosféricas (MATOS, 2003). Ainda conforme Matos (2003), a experiência dos antigos foi aprimorada pelos fenícios, gregos e romanos. Obras de drenagem de grande porte foram realizadas no tempo do Império Romano, como as do Vale do Pó, na Itália, e as do Fens, na Inglaterra. Na Idade Moderna, nos Estados Unidos, as terras pantanosas da costa do Atlântico, as terras baixas próximas ao rio Sacramento, na Califórnia, e os pântanos meridionais dos grandes lagos. Webster (1962) refere, por exemplo, o sistema de drenagem com coletores principais e drenos do aglomerado de Mohengo-Doro, cidade que pertenceu a Civilização do Vale do Hindu, os Drávidas, localizado atualmente no Paquistão, berço da civilização Indiana. Desenvolvido pela civilização Hindu, as ruínas desse antigo sistema que se destinava, sobretudo à drenagem de escoamento das vias, e que data de 3000 A.C., espanta pela atenção e o cuidado colocados, na altura, com a construção desse tipo de infraestruturas. Os coletores dispunham mesmo de caleiras adaptadas ao escoamento dos caudais mais reduzidos. Maner (1966) refere à atividade da Civilização Mesopotâmica nos anos 2500 a. C., que planeou e construiu, designadamente nas cidades de Ur e Babilônia, infraestruturas de drenagem, incluindo uma espécie de sarjetas e sumidouros para a coleta de águas de superfície e encaminhamento para os coletores. Os materiais de construção então utilizados foram, tipicamente, o tijolo e o asfalto. Em 800 a. C., o rei Senaquerib, que governava a Assíria, decidiu construir, em Nineveb, o chamado palácio “sem rival”. É conhecido o fato de, para isso, ter desviado o curso do rio Tebiltu e ter levado a cabo obras de abastecimento d’água ao palácio. Em Cnossos, urbe da ilha de Creta e centro da época egeia (3000 a 1000 a. C.), ainda atualmente se pode admirar, ao sul da cidade de Iraklian, o famoso palácio, com seu majestoso terraço, seus pátios inferiores, sua decoração mural, seu gigantismo e seu sistema UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 4 de drenagem. As ruínas existentes revelaram o recurso a desenvolvidos sistemas de drenagem construídos em pedra e terracota, com um coletor ou emissário final das águas residuais (águas pluviais e de excreta) que descarregava o efluente a uma distância considerável da origem (WEBSTER, 1962). Hodge (1992) refere que foi construído um sistema separativo em Jerusalém, datado por volta de 1000 a. C., que cobria uma pequena parte da cidade. Refere-se, ainda, à época do Império Romano até o século XVII; as estratégias de drenagem e saneamento em meio urbano não sofreram na Europa praticamente nenhum avanço. Em termos sanitários, pode mesmo falar-se em “regressão” ao longode pelo menos, uma parte da Idade Média – a higiene e limpeza eram completamente ignoradas pela maior parte dos cidadãos. Em regra, os primeiros trabalhos relevantes de drenagem e de evacuação de “águas pestilentas” ocorrem nas principais cidades europeias, entre os séculos XIV e XVIII. De acordo com Matos (2003), o desenvolvimento industrial, com a consequente concentração populacional nas grandes cidades, contribuiu para que só no século XIX fosse autorizada a ligação das águas residuais domésticas às redes de drenagem pluvial existente, o que agravou enormemente os riscos de transmissão de doenças de origem hídrica, em consequência das condições precárias daquelas redes. Foi o caso das cidades de Boston em 1883, Londres em 1847, Nova York em 1854 e Paris em 1880. Um dos maiores exemplos da pratica da drenagem em grande escala é o dos Países Baixos, onde foi iniciado o grande projeto Zuiderzee (1924) que compreendeu a construção de um dique de 29km de comprimento e 5,50 de altura, na foz de um rio, com objetivo de impedir o acesso das aguas do mar do norte. Isolada, a área passou a ser dessecada por meio de um sistema de canais e bombas, o que permitiu o aproveitamento de novas terras aráveis, em um total de mais de dois mil quilometro quadrados (FERNANDES, 2002). Segundo TIM (2008), as primeiras cidades a adotarem sistemas de drenagem pluvial generalizados, segundo conceitos que ainda são empregados atualmente, foram Hamburgo, Londres e Paris. Salientando que esses sistemas continuam em operação até os dias de hoje, alguns com mais de 150 anos de funcionamento. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 5 2.2 IMPORTÂNCIA SANITÁRIA Segundo o Manual do Saneamento (2007) sob o ponto de vista sanitário, a drenagem visa desobstruir os cursos d’água dos igarapés e riachos, evitando a formação de lagoas combatendo a malária bem como a veiculação de doenças de origem hídrica, ou seja, a ausência da drenagem pode causar inundações e criar transtornos e prejuízos financeiros à população. As enchentes são definidas pela elevação do nível d’água no canal de drenagem devido ao aumento da vazão, atingindo a cota máxima do canal, mas sem transbordar. Trata- se de algo natural, que geralmente não afeta a população (FÁTIMA, 2013). O alagamento é um acúmulo momentâneo de águas em determinados locais por falhas no sistema de drenagem. O escoamento superficial concentrado e com alta energia de transporte, que pode ou não estar associado a áreas de domínio dos processos fluviais é denominada de enxurrada (FÁTIMA, 2013). Conforme o IBGE (2010) o manejo de águas pluviais diz respeito ao sistema de drenagem e tem importância fundamental no planejamento das cidades e objetiva desenvolver o controle do escoamento das águas de chuva. Santos (2012) diz que o manejo de águas pluviais é o sistema de drenagem que contém pavimentação de rua, implantação de redes superficiais e subterrâneas de coleta de águas pluviais e destinação final de afluentes. Tal sistema serve para evitar os efeitos adversos, como: inundações, empoçamentos, erosões e assoreamentos, principalmente nas áreas mais baixas das comunidades propícias a alagamentos que podem representar sérios danos ao meio ambiente em questão e à saúde da sociedade (IBGE, 2010). Um sistema de drenagem urbana apropriado, de águas superficiais ou subterrâneas, proporcionará uma série de vantagens citadas no quadro 1 abaixo: Quadro 1 - Benefícios de um sistema de drenagem urbana Desenvolvimento do sistema viário Escoamento acelerado das águas superficiais Rebaixamento do lençol freático Valorização das propriedades existentes na área em questão Extermínio de águas paradas e lamaçais Segurança e conforto para a população UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 6 Redução de gastos com manutenção das vias públicas Diminuição dos problemas na mobilidade urbana devido as precipitações Recuperação de áreas alagadas e/ou alagáveis Fonte: Adaptado de Ribeiro e Rooke (2010) 2.3 DRENAGEM URBANA NO BRASIL Os sistemas de drenagem urbana no Brasil sempre se basearam na busca do sistema hidraulicamente mais eficiente. Focado em uma visão higienista, a noção do saneamento (no sentido de tornar o ambiente são) representa a necessidade de “sempre drenar”, criando estruturas de micro e macrodrenagem para conduzir a água para fora das cidades (SOUZA, 2013). Esta abordagem resulta no próprio conceito de sistema de drenagem urbana empregado no Brasil, presente na maioria dos manuais de drenagem urbana: conjunto de elementos destinados a recolher as águas pluviais precipitadas sobre uma determinada região e que escorrem sobre sua superfície, conduzindo-as a um destino final (SOUZA, 2013). De acordo com Botelho (1998), os sistemas de drenagem pluvial devem ser dimensionados com base na máxima “pegar e largar depressa”, ou seja, recolher as águas da chuva e conduzi-las rapidamente para jusante. Em uma visão simplista, o problema é apenas de calcular vazões e dimensionar os condutos e galerias para transportá-las. As enchentes nas áreas urbanas do Brasil vêm, ao longo de várias décadas, tornando- se um problema crônico. Este cenário foi se construindo ao longo dos anos, principalmente, pela falta de planejamento apropriado dos sistemas de drenagem e pela inadequação dos projetos de engenharia à real dimensão das necessidades das cidades brasileiras. A distribuição dos serviços de drenagem urbana pelos municípios segundo as Grandes Regiões do Brasil confirma as situações mais favoráveis nas áreas mais desenvolvidas. No caso das Regiões Sul e Sudeste, onde se concentram os melhores atendimentos pelo serviço de drenagem urbana. Situação oposta é a visualizada para a Região Norte, onde a proporção de municípios com rede de drenagem é sensivelmente menor (IBGE,2011). A PNSB 2008 mostrou que 5 256 municípios brasileiros possuem algum serviço de manejo de águas pluviais, o que corresponde a 94,5% do universo dos municípios do País. No UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 7 entanto, apenas 12,7% dos municípios declararam possuir dispositivos coletivos de detenção e amortecimento de vazão das águas pluviais urbanas. 2.4 MICRODRENAGEM E MACRODRENAGEM O sistema de coleta de águas pluviais abrange as obras de captação superficial de água, iniciando-se pelo transporte até chegar à rede de drenagem. Para realizar este serviço dispõe-se estruturalmente dos mecanismos de microdrenagem e macrodrenagem (PHILLIPI JR., 2005). A microdrenagem é o sistema encarregado de captar as águas das chuvas e conduzi-las até o sistema de macrodrenagem, que será explanado posteriormente (SOUZA et. a., 2017). Segundo o Manual de Saneamento (2007) esse sistema é constituído por: Boca de lobo: dispositivos para captação de águas pluviais, localizados nas sarjetas; Sarjetas: elemento de drenagem das vias públicas. A calha formada é a receptora das águas pluviais das vias públicas e que para elas escoam; Poço de visita: dispositivos localizados nas galerias que permitem mudança de direção, declividade, bem como a limpeza das canalizações; Tubos de ligações: canalizações designadas a conduzir as águas pluviais captadas nas bocas de lobo para a galeria ou para os poços de visita; Condutos: Utilizados na condução das águas superficiais coletadas. A figura (1) abaixo mostra a representação dos elementos constituintes de um sistema de microdrenagemurbana. 1 Figura 1 – Sistema de Microdrenagem 1 Disponível em: http://fabianekrolow.blogspot.com.br/ Acesso em: 06 de out. de 2017. Fonte: Blog Construção Civil (2010) 1 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 8 Segundo Tucci (2005), os principais dados necessários à elaboração de um projeto de rede pluvial de microdrenagem são os seguintes: Mapas: Os principais mapas necessários aos estudos são os mapas de situação da localização da área dentro do município, planta geral da bacia contribuinte (escalas 1:5.000 ou 1:10.000), juntamente com a localização da área de drenagem (caso não exista planta plani- altimétrica da bacia, deve ser delimitado o divisor topográfico por poligonal nivelada) e planta plani-altimétrica da área do projeto na escala 1:2.000 ou 1:1.000, com pontos cotados nas esquinas e em pontos notáveis. Levantamento Topográfico: Nivelamento geométrico em todas as esquinas, mudança de direção e mudança de greides das vias públicas; Cadastro: Abrangendo os esgotos pluviais e outros serviços que possam interferir na área de projeto; Urbanização: Seleção dos elementos relativos à urbanização da bacia contribuinte abrangendo o tipo de ocupação das áreas, a porcentagem de área impermeável e a ocupação e recobrimento do solo nas áreas não urbanizadas pertencentes à bacia. Dados relativos ao curso de água receptor: No que diz respeito as indicações sobre o nível de água máximo do canal que irá receber o lançamento final e levantamento topográfico do local de descarga final. Segundo Souza et al. (2010) as redes de microdrenagem podem ser mistas e unitárias. As mistas transportam as águas pluviais e o esgoto doméstico. Já as redes unitárias conduzem apenas o escoamento superficial. No Brasil as redes unitárias de microdrenagem são unitárias, porem devido às baixas condições de saneamento e ausência de uma boa educação ambiental, é comum a presença de esgotos clandestinos que trazem prejuízos aos sistemas de drenagem (SOUZA et al., 2010). A macrodrenagem (Figura 2) é um conjunto de obras que visam aprimorar as condições de escoamento, reduzindo os problemas de erosões, assoreamento e inundações. Ela é responsável pelo escoamento das águas, e é formada por canais naturais ou artificiais, galerias de grandes dimensões e estruturas auxiliares (FUNASA, 2006). UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 9 Figura 2 - Obra de Macrodrenagem em Natal, RN Em uma zona urbana a macrodrenagem diz respeito à rede de drenagem natural pré- existente nos terrenos antes da ocupação, sendo integrada por igarapés, córregos, riachos e rios localizados nos talvegues (fundos de vale) e valas (MANUAL DO SANEAMENTO, 2006). Um exemplo de macrodrenagem são as bacias de estocagem que tratam-se de uma alternativa para acumular água em regiões com potencial para sofrerem enchentes. Além de eficiente, pode ser um sistema integrado ao ambiente urbano, contribuindo para o microclima e embelezamento urbano (MASCARÓ, 2005). Conforme Tucci (2005) no estudo de planejamento do controle da drenagem urbana de uma bacia são recomendadas as seguintes etapas de desenvolvimento: Caracterização da bacia: Avaliação da geologia, tipo de solo, hidrogeologia, relevo, ocupação urbana, população caracterizada por sub-bacia; Drenagem: definição da bacia e sub- bacias, sistema de drenagem natural e construído, com as suas características físicas principais; Dados hidrológicos: precipitação e verificação a existência de dados de chuva e vazão que permitam ajustar os parâmetros dos modelos utilizados; dados de qualidade da água e produção de material sólido. Definição dos cenários de planejamento: Os cenários de planejamento são definidos de acordo com o desenvolvimento previsto para a cidade, representado pelo Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e Ambiental (PDDUA), bem como as áreas ocupadas que não foram previstas e áreas não ocupadas. Fonte: G1 Globo (2015) UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 10 Escolha do risco da precipitação de projetos: Análise do tempo de retorno do dimensionamento e no caso de prejuízos maiores e riscos de vida, este tempo de retorno pode ser aumentado. Determinação da precipitação de projeto: Determinação da precipitação com duração igual ou maior que o tempo de concentração da bacia. Esse valor deve ser menor ou igual a 1/5 do tempo de concentração da bacia. Simulação dos cenários de planejamento com modelo hidrológico: O modelo hidrológico utilizado deve ser capaz de representar a região hidrográfica da simulação da forma mais realista possível dentro do provável cenário, identificando se o sistema tem capacidade de comportar os acréscimos de vazão gerados pela evolução urbana. Seleção de alternativas para Controle: Identificação das limitações existentes no sistema e os locais onde ocorrem (caso não exista, esta etapa não é realizada). Deve-se buscar alternativas de controle, que não transfiram para jusante os acréscimos de vazão máxima. Simulação das alternativas de controle: Simulação das alternativas da fase anterior, verificando se a alternativa de controle também evita as inundações das ruas para riscos menores ou iguais ao de projeto. Avaliação qualidade da água: São realizadas nessa etapa a determinação da carga proveniente do cloacal que não é coletada pela rede de esgotamento sanitário, determinação da carga de resíduo sólido; determinação da carga produzido pelo pluvial; e avaliação da capacidade de redução das cargas em função das medidas de controle previstas nas alternativas. Avaliação econômica: Quantificação de custos, permitindo analisar a alternativa mais econômica para controle da drenagem. Seleção da alternativa: Estabelecimento de etapas para projeto executivo, sequência de implementação das obras e programas que sejam considerados necessários. Segundo o Manual do Saneamento (2007), a macrodrenagem é importante, nos centros urbanos, pois melhora o saneamento de áreas alagadiças e evita o aumento da sedimentação causado pelo desmatamento, manejo inadequado dos terrenos e lixos lançados sobre os leitos. O maior problema causado pela macrodrenagem é causado pela falta de manutenção e má utilização de seus mecanismos. A deposição de sedimentos, lixo e esgotos geram a impermeabilização e o assoreamento do solo do espaço utilizado, auxiliando então o UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 11 transbordamento da água dos locais destinados à captação e inundação das áreas circunvizinhas (SOUZA et al.,2010). Na figura (3) abaixo tem-se o sistema de drenagem abrangendo as etapas da micro e macrodrenagem. Figura 3 – Etapas da macrodrenagem e microdrenagem 2.5 LEGALIZAÇÃO PARA OBRA DE DRENAGEM As legislações que envolvem a drenagem urbana estão relacionadas com recursos hídricos, uso do solo e licenciamento ambiental. Toda atividade ou empreendimento a ser executado, que faça uso de recursos naturais, ou sejam poluidores ou que possam causar a degradação ambiental, é necessário apresentar um licenciamento ambiental, que pode ser de esfera federal, estadual ou municipal (FEAM, 2006). Conforme a resolução CONAMA 237/1997, o licenciamento ambiental é o procedimento administrativo realizado peloórgão ambiental respectivo a atividade, deliberando licenças quando observadas a natureza, características e particularidades da atividade, conciliando as etapas de planejamento, implantação e operação. Vale ressaltar que as licenças ambientais estabelecem as condições para que a atividade ou o empreendimento cause o menor impacto possível ao meio ambiente. Por isso, qualquer alteração deve ser submetida a novo licenciamento, com a solicitação de Licença Prévia. Sistemas de Drenagem - IFSUL (2016) UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 12 Nos instrumentos de regulação são definidos os tipos de projetos, os estudos necessários (de acordo com as características dos mesmos), dando destaque à adequação ambiental e controle da poluição, do qual a drenagem é um componente importante (VIOLA,2008). Para Sistemas de Drenagem de Águas Pluviais são necessários na documentação conter 6 documentos. Conforme o IDEMA RN, os documentos são eles: CA - Sistemas de Drenagem de Águas Pluviais; RelDoc - Sistemas de Drenagem de Águas Pluviais; IT - Sistemas de Drenagem de Águas Pluviais (LS ou LSIO); IT - Sistemas de Drenagem de Águas Pluviais (LRO) IT - Sistemas de Drenagem de Águas Pluviais (LP ou LSP); IT - Sistemas de Drenagem de Águas Pluviais (LI). 2.6 NORMAS PERTINENTES DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) PARA OBRAS DE DRENAGEM As obras de drenagem deve ser executadas atendendo as seguintes normas: NBR 9794 - Tubo de concreto armado de seção circular para águas pluviais – Especificação; NBR 9814 - Execução de rede coletora de esgoto sanitário – Procedimento; NBR 5580 - Tubos de aço-carbono para rosca Whitworth gás para usos comuns na condução de fluidos – Especificação; NBR 5645 - Tubo cerâmico para canalizações – Especificação; NBR 5885 - Tubos de aço para usos comuns na condução de fluidos – Especificação; NBR 6184 - Produtos de cobre e ligas de cobre em chapas e tiras - Requisitos gerais – Especificação; NBR 6663 - Chapas finas de aço-carbono e de aço de baixa liga e alta resistência - Requisitos gerais – Padronização; NBR 8056 - Tubo coletor de fibrocimento para esgoto sanitário – Especificação; NBR 8161 - Tubos e conexões de ferro fundido para esgoto e ventilação - Formatos e dimensões – Padronização; UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 13 NBR 9793 - Tubo de concreto simples de seção circular para águas pluviais – Especificação. 2.7 CRITÉRIOS PARA ELABORAÇÃO DE PROJETO Conforme Fundação centro tecnológico hidráulico (FCTH), um projeto de drenagem deve possuir um roteiro visando orientar o projetista de obras de drenagem e indicar uma sequência metodológica de abordagem dos diferentes assuntos a serem considerados no decorrer do projeto, bem como indicações sobre o conteúdo e forma da documentação final de apresentação do projeto. Evidentemente são orientações gerais e podem ir se adequando em função da magnitude do projeto. Sendo assim, para a FCTH o projeto para sistemas de drenagem urbana, segue o seguinte roteiro: Dados básicos; Características físicas da bacia; Estudos hidrológicos; Concepção de alternativas de arranjo de obras; Projeto hidráulico; Documentação do projeto. 2.7.1 Dados básicos O projetista deverá reunir e sistematizar todos os dados e informações básicas que servirão de subsídio para elaboração do projeto, sejam eles já existentes, ou seja, elementos novos obtidos através de levantamentos de campo. Para isto, são necessários os principais assuntos a serem abordados são: Planta da bacia de drenagem Características da faixa de implantação das obras; Drenagem lateral; Interferências principais e utilidades públicas; Condições previstas de desenvolvimento futuro; UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 14 Cobertura vegetal e condições de ocupação da bacia atual e futura; Características geológicas da bacia; Características geotécnicas e do lençol freático da faixa de implantação das obras; Informações sobre chuvas intensas na área da bacia; Estudos anteriores; Outras informações. 2.7.2 Características Físicas da Bacia É necessário fazer uma análise com o objetivo fornecer os elementos característicos da bacia que influem no regime de cheias da mesma, envolvendo aspectos geológicos, morfológicos, cobertura vegetal e tipo de ocupação existente e previsível. Neste sentido os tópicos básicos a serem considerados são: Características morfológicas da bacia; Características de ocupação e de cobertura vegetal; Características geológicas e dos solos da bacia; Avaliação das condições de permeabilidade regionais. 2.7.3 Estudos Hidrológicos Os estudos hidrológicos têm por objetivo fornecer as vazões máximas a serem adotadas para projeto, bem como de hidrogramas de cheias quando houver a necessidade de dimensionar ou analisar o efeito de reservatórios de detenção existentes. Nos casos de bacias alongadas que possuam tributários de porte apreciável em sua porção de jusante, embora não possuindo reservatório, é recomendável estabelecer os respectivos hidrogramas individuais por sub-bacias e efetuar em seguida a composição do hidrograma global afluente a cada ponto de interesse ao longo do canal principal (FUNASA, 2015). Os tópicos básicos a serem considerados são os seguintes: Critérios de projeto; Chuvas de projeto; Subdivisão da bacia em áreas hidrologicamente homogêneas; UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 15 Parâmetros morfológicos característicos das sub-bacias; Cálculo de vazões máximas e/ou hidrogramas de cheias; Estudo de reservatórios de detenção. 2.7.4 Concepção de alternativas de arranjo de obras Neste item deverão ser desenvolvidas as idéias básicas de arranjo de obras considerados possíveis. Os tópicos básicos a serem abordados são os seguintes: Traçado em planta; Escolha do tipo de conduto a adotar e seções transversais; Alternativas de arranjo em perfil longitudinal. 2.7.5 Projeto hidráulico O projeto hidráulico das obras envolve o pré-dimensionamento das mesmas e a verificação de funcionamento do conjunto para as condições e critérios previamente estabelecidos, como também a análise de desempenho hidráulico das singularidades e obras especiais, efetuando as alterações e ajustes necessários. Os tópicos principais a serem abordados no projeto são os seguintes: Critérios de projeto; Dimensionamento de seções transversais das obras de canalização; Estabelecimento do perfil longitudinal final das obras; Características preliminares das singularidades e obras especiais; Cálculo de linhas d'água; Análise hidráulica e estabelecimento da configuração final das singularidades e obras especiais; Projeto hidráulico dos reservatórios de detenção. 2.7.6 Documentação do projeto A documentação de projeto compreende a sistematização, organização e apresentação de todos os elementos que deverão constituir a documentação básica de projeto em sua versão final. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 16 O conteúdo básico que deve constituir a documentaçãode projeto é a seguinte: Relatório Técnico; Desenhos de Projeto; Memória de Cálculo; Especificações Técnicas; Inserção do Projeto dentro de um Plano Diretor. 2.8 IMPACTOS ORIUNDOS DE OBRAS DE DRENAGEM Com o crescimento urbano das cidades brasileiras desde a segunda metade do século XX, têm-se intensificado os problemas na população e no meio ambiente, devido à interferência humana no ciclo hidrológico, que desencadeia o aumento de inundações, prejudicando a qualidade da água, e consequentemente a qualidade de vida da população, visto que fazendo uso de uma agua de má qualidade, o ser humano pode acabar contraindo doenças de veiculação hídrica (PLUVIAIS, 2005). Estes problemas têm aumentado em consequência da forma que se deu o crescimento urbano, sem planejamento, que produz efeito direto sobre a infraestrutura de água: abastecimento, esgotamento sanitário, águas pluviais (drenagem urbana e inundações ribeirinhas) e resíduos sólidos (TUCCI, 2005). A insuficiência dos serviços de drenagem causa impactos ambientais negativos como, por exemplo, a contaminação de corpos d’água pela emissão do esgoto sanitário (sem tratamento) e dos resíduos sólidos pela distribuição inapropriada (OLIVEIRA, 2013). Segundo Oliveira (2013), as condições inadequadas dos serviços de saneamento podem gerar índices significativos de morbidade causada pela transmissão de doenças infecciosas. Como exemplo, as enfermidades transmitidas através da carência dos serviços destinados à drenagem urbana. Das várias vantagens da adoção de um sistema de drenagem urbana com um planejamento adequado, segundo a Lei 13.430 de 13 de setembro de 2002, pode-se destacar as seguintes (VIOLA, 2008): A drenagem garante o equilíbrio entre absorção, retenção e escoamento de águas pluviais; Redução dos riscos de inundação e de descarga de poluentes para o meio receptor; UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 17 Redução do risco de enchentes, que diminui o risco de perdas de vida e bens materiais, a interrupção das atividades econômicas, da disseminação de doenças de veiculação hídrica; O desenvolvimento de projetos de drenagem que considerem, entre outros aspectos, a mobilidade de pedestres e portadores de deficiência física, a paisagem urbana e o uso para atividades de lazer; A implantação de medidas não-estruturais de prevenção de inundações, tais como controle de erosão, especialmente em movimentos de terra, controle de transporte e deposição de entulho e lixo, combate ao desmatamento, assentamentos clandestinos e a outros tipos de invasões nas áreas com interesse para drenagem; Desassorear, limpar e manter os cursos d’água, canais e galerias do sistema de drenagem; Possibilidade de aproveitamento de uma nova fonte de água, livre de cobrança, com um balanço energético mais favorável, aumentando a oferta hídrica e reduzindo os custos de ampliação da capacidade do sistema de abastecimento. Agora, quando há uma má administração das águas pluviais (sistema de drenagem), pode surgir vários impactos negativos a população e ao ecossistema urbano, tais como, desestabilização do regime de escoamento, desequilíbrio na fauna e flora, enchentes, que geram interrupção das atividades econômicas, perdas de vidas, perdas materiais, proliferação de doenças, dentre outros impactos que correspondem aos impactos da urbanização brasileira no ciclo hidrológico (VIOLA, 2008). A urbanização brasileira é caracterizada pela impermeabilização excessiva do solo por meio de telhados, ruas, calçadas e pátios, com isso a água que antes infiltrava, passa a escoar, aumentando o escoamento superficial. O volume que escoava lentamente pela superfície do solo e tinha parte do seu volume retido pelas plantas, agora pelos efeitos da urbanização, passa a escoar através de superfícies impermeáveis, condutos e canais, com maior velocidade e com um volume maior, já que há a redução das plantas com a urbanização, exigindo maior capacidade de escoamento e aumento das seções e declividade do conduto ou canal (TUCCI 2005). Em síntese, a urbanização desequilibra o fluxo natural das águas, seja ela mesmo alterando os volumes dos diversos processos hidrológicos, seja interpondo-se ao caminho natural delas: UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 18 Com a redução da infiltração provocada pelas ações humanas, há um aumento das inundações. Inundação das Áreas ribeirinhas: os rios geralmente possuem dois leitos: o leito menor, onde a água escoa na maior parte do tempo; e o leito maior, que é inundado em média a cada 2 anos. O impacto devido à inundação ocorre quando a população ocupa o leito maior do rio, ficando sujeita à enchentes; Confinamento dos cursos d’água pela ocupação ribeirinha; Mistura das águas pluviais com esgotos; Os sistemas de drenagem convencionais são responsáveis por até 50% da poluição dos rios; Qualidade da água de escorrências pluviais; Com sólidos em suspensão; Metais pesados; Outros poluentes; Contaminação da água pela inundação de depósitos de material tóxico, estações de tratamentos entre outros. Essas alterações podem ser anuladas ou, pelo menos, minimizadas, implementando várias medidas e procedimentos, de entre os quais se incluem os seguintes (PLUVIAIS, 2005): Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDU) deve ser planejada em conjunto com os outros sistemas, principalmente o plano de controle ambiental, esgotamento sanitário, disposição de material sólido e tráfego; O plano de controle da drenagem urbana deve contemplar as bacias hidrográficas sobre as quais a urbanização se desenvolve; Nas áreas ribeirinhas, o controle de inundações é realizado através de medidas estruturais e não-estruturais, que dificilmente estão dissociadas; O controle deve ser realizado considerando a bacia como um todo e não em trechos isolados; É essencial uma gestão eficiente na manutenção de drenagem e na fiscalização da regulamentação. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 19 Uma outra medida que foi criada visando diminuir os impactos devido a urbanização foi Desenvolvimento de Baixo Impacto (LID) que tem como objetivo o planejamento integrado para que haja o total desenvolvimento de uma área e das atividades em que nela serão realizadas dando ênfase nas características hidrológicas do local (CANHOLI, 2005). Portanto a LID trata-se de um termo que reduz a possibilidade de falha ao incluir subdivisões básicas das características dos projetos de infraestrutura, tais como reduzir o uso das tubulações, das lagoas, dos meios-fios e das calhas; mantendo áreas de infiltração e de armazenamento (PLANENGE, 2014). Segundo Canholi (2005), os principais benefícios causados pela adoção do LID em uma zona urbana estão definidos a seguir: Diminuição da terraplanagem e limpeza do terreno: Redução da erosão e assoreamento; Redução dos escoamentos superficiais pela implantação de revestimentos impermeáveis como ruas e calçadas: Possibilidade de utilização de vias com menor largura e emprego de asfaltamento convencional de em menor escala; Diminuição das áreas diretamente conectadas à rede de drenagem: Possibilidade de telhados e pisos drenando para superfícies permeáveis ou vegetações; Aumento do caminhamento das águas de forma a aumentar o tempo de concentração: Aumento da rugosidade e declividade de pré-desenvolvimento; Diminuição das áreas impermeáveis: Emprego de telhados não convencionais.3. ESTUDO DE CASO 3.1 SISTEMA DE DRENAGEM URBANA NA CIDADE DE ASSÚ/RN Segundo Tucci (1995) o principal objetivo do Plano Diretor de Drenagem Urbana é criar os mecanismos de gestão da infraestrutura urbana, relacionados com o escoamento das águas pluviais, dos rios e arroios em áreas urbanas. O planejamento adequado desses mecanismos aliado ao uso e ocupação do solo adequado contribuirá para melhorar as condições de saneamento, qualidade do meio ambiente e urbano, redução de perdas econômicas. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 20 De acordo com Bezerra (2016) foi observado que poucos bairros possuem sistema de drenagem urbana, pois o plano diretor passou a ser regulamentado somente no ano de 2006 (Bezerra, 2016). Segundo Bezerra (2016) a água precipitada é escoada de forma natural, pela força da gravidade, ou seja, quando precipita nos pontos mais altos, desce superficialmente para os pontos mais baixos até chegar ao corpo receptor, no caso o Rio Piranhas Açu (Bezerra, 2016). Quando há uma forte precipitação na cidade de Assú-RN, alguns bairros encontram-se alagados. Nesses locais, a água precipitada não escoa, ela fica retida até evaporar-se completamente. A água acumulada provoca vários problemas à população, como: transtorno na mobilização, doença de veiculação hídrica e problemas econômicos, como também prejuízos à pavimentação das ruas (Bezerra, 2016), como mostra as figuras 3 e 4. Figura 3 – Precipitação em Assu-RN Fonte: Blog Assu Todo Dia (2016) UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 21 Figura 4 – Consequências de Precipitação em Assu - RN 3.1.1 Medidas Estruturais Existentes O plano diretor da cidade de Assú passou a entrar em vigor a partir do ano de 2006, onde é solicitado a todas as construtoras, prestadoras de serviço da prefeitura municipal, projetos complementares de infra estrutura, entre eles o de drenagem de águas pluviais (Bezerra, 2016). Sarjetas As sarjetas é o componente da microdrenagem que existem em maior número na cidade. A maioria das ruas pavimentadas possuem sarjetas bem definidas. Em muitos locais elas são utilizadas para despejos de efluentes domésticos, provocando poluição difusa nos corpos hídricos e doenças de veiculação hídrica (Bezerra, 2016). Bocas de Lobo Encontra-se quase inexistentes e as que existem encontra-se em estado de mal funcionamento, devido ao acumulo de resíduos sólidos, provocando entupimentos, inundações, doenças de veiculação hídrica e poluição (Bezerra, 2016). Fonte: Blog Assu Todo Dia (2016) UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 22 Lagoas de Captação Os bairros Maestro Dantas, Irmã Lindalva, Porto Seguro e Janduís são os únicos da cidade que possuem um sistema de lagoas de captação próprio, além de todo o sistema completo de drenagem (Bezerra, 2016). Bueiro A cidade de Assú também sofre com os seus bueiros, por seu mal uso, onde nela são depositados resíduos sólidos e em seu entorno há uma demonstração do mal uso e ocupação do solo, podendo causar danos significativos a população e ao meio ambiente, como doenças de veiculação hídrica e mal cheiro devido (Bezerra, 2016). A verdade é que a grande maioria das cidades brasileiras sofrem com a ineficiência ou até mesmo com a falta de saneamento público, e na cidade de Assú/RN não foi diferente. Ficou constatado que os problemas encontram-se na maioria das áreas de estudo apresentadas. A urbanização mal projetada, como o uso impróprio do solo e grandes áreas impermeabilizadas, provocam um volume de escoamento superficial enorme e esses motivos ecoam no sistema de drenagem urbana da cidade. O sistema de drenagem na maior parte da cidade e composto apenas pelas sarjetas. Em outros pontos, continham bocas de lobos, galerias e bueiros, mas algumas sarjetas e bocas de lobo possuíam acúmulos de resíduos sólidos, podendo provocar em eventos de precipitação alagamentos. Para a minimização dos impactos ocasionados por cheias se faz necessário a implantação de medidas estruturais e não estruturais na cidade. As medidas ditas estruturais abrangem: sarjetas, bocas de lobos, galerias, bacias de captação e retenção, valas de infiltração dentre outros. Já as medidas ditas não estruturais são: elaboração de um Plano de Drenagem Urbana para a regulamentação do manejo das águas, UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 23 Plano de Uso e Ocupação do Solo para fazer o zoneamento da cidade evitando assim construções em locais inapropriados. 3.2 SISTEMA DE DRENAGEM URBANA NA CIDADE DE SANTA CRUZ/RN O funcionamento do sistema de drenagem urbana da cidade de Santa Cruz é através de Canais de Concreto, Canais de Pedra Argamassada e Córregos Naturais. Todos afluem para o Rio Trairi, transportando em suas cargas orgânicas lixos, resíduos com riscos de contaminação bacteriológica, para a população. A parte urbana da cidade apresenta soluções de macrodrenagem por meio de canais e de microdrenagem através da sarjeta como canal de escoamento superficial. A cidade apresenta inclinação que favorece a esse escoamento, porem desperdiça a ocasião de retenção ou escoamento subsuperficial. Dessa forma é aproveitado esse diagnóstico para mostrar o que a literatura vem colocando como as chamadas soluções de baixo impacto que retendo (amenizando o clima) ou evaporando (reduzindo os deflúvios superficiais e consequentemente as inundações de jusante) ou até mesmo criando lagoas ou lagos artificiais, reduzem as vazões de pico. (PLANENGE, 2014) Abaixo nas figuras 5 e 6 e 7 temos alguns canais da cidade, com suas respectivas localizações e o tipo de construção. Figura 5 – Canal do Maracujá Fonte: Planenge (2014) UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 24 Figura 6 - Canal Vila de Todos Fonte: Planenge (2014) Figura 7 - Canal da Avenida Rio Branco Outra alternativa que pode ser implantada como o sistema de drenagem são os barris de chuva. Serve para a retenção da agua das chuvas das casas da população. Podem ser utilizados barris de plástico, madeira, barris vazios de empresas de bebidas, entre outros. É de responsabilidade de quem vai utilizar, a conservação, manter limpo, em lugares sombreados, para evitar a proliferação de musgos. A água aparada desses barris pode ser utilizada para usos domésticos, como lavar louça, roupa, limpezas em geral (PLANENGE, 2014). 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Considerando os resultados apresentados no presente trabalho, verificou-se os impactos positivos da implantação de um sistema de drenagem numa cidade. E também os Fonte: Planenge (2014) UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS- CMA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 25 impactos negativos quando não feito um estudo adequado para implantação desse e o serviço acaba sendo insuficiente. Na cidade de Santa Cruz foi implantado o Desenvolvimento de Baixo Impacto (LID), que visa, desde o planejamento, uma adaptação às característicashidrológicas de determinado local. Dessa forma evitando que o ambiente e a população sofram com as consequências de um sistema de drenagem insuficiente. Enquanto que na cidade de Assú, foram implantados primeiramente alguns mecanismos de microdrenagem em alguns pontos da cidade, onde foi identificada a necessidade, para só depois instaurar o Plano Diretor de Drenagem Urbana. Ou seja, as atividades foram invertidas, e em razão dessa inversão a cidade sofre com os impactos causados por uma drenagem insuficiente que foi implantada sem um planejamento. 5. 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