Drenagem Urbana: Manejo, Inundações e Alagamentos

Drenagem Urbana DRENAGEM URBANA Adrenagem urbana faz parte do contexto do saneamento básico e conforme a Lei federal 11455 de 2007 Lei do Saneamento é uma serviço que deve ser integralizado com os demais serviços de saneamento 2 DRENAGEM URBANA Adrenagem urbana Manejo das águas pluviais 3 Pela lei 11445 conjunto de atividades infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais de transporte detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas Inundações x Alagamentos ENCHENTES INUNDAÇÕES E ALAGAMENTOS 5 Enchentes aumento temporário precipitação Fenômeno Natural do nível da águas dos rios devido a Inundações transbordamento das águas de um canal de drenagem para áreas marginais planície de inundação Alagamentos acúmulo de águas nas ruas perímetro urbano devido a problemas de drenagem ENCHENTES INUNDAÇÕES E ALAGAMENTOS Inundações de áreas ribeirinhas são inundações naturais que ocorrem no leito maior dos rios devido à variabilidade temporal e espacial da precipitação e do escoamento na bacia hidrográfica Inundações devido à urbanização ocorrem na drenagem urbana devido às chuvas intensas e aos efeitos da impermeabilização do solo canalização do escoamento ou obstruções ao escoamento Os alagamentos geralmente se enquadram nesse tipo de inundação salvo outras condições que não possuem a chuva intensa como uma de suas causas 6 ENCHENTES INUNDAÇÕES E ALAGAMENTOS 7 Inundações em áreas ribeirinhas Quando a população ocupa o leito maior do rio Decorrência do processo natural do ciclo hidrológico Aagua escoa a maior parte do tempo Cotas do leito maior áreas de risco identificam inundações INUNDAÇÕES EM ÁREAS RIBEIRINHAS Fonte Tucci 2007 9 INUNDAÇÕES EM ÁREAS RIBEIRINHAS São inundações naturais que ocorrem no leito maior devido a variabilidade temporal e espacial da precipitação e do escoamento na bacia hidrográfica 10 INUNDAÇÕES EM ÁREAS RIBEIRINHAS perdas materiais e humanas interrupção da atividade econômica contaminação por veiculação hídrica doenças de contaminação da água 11 OCUPAÇÃO EM ÁREAS DE RISCO Áreas de encostas risco do deslizamento da encosta Áreas de inundação ribeirinha ocupação no período seco e impacto no período úmido Geralmente população de baixa renda Fonte Nereu deAlmeida Jornal o Pioneiro de Caxias do Sul 12102000 12 INUNDAÇÕES DEVIDO A URBANIZAÇÃO ALAGAMENTOS Inundações devido à urbanização Quando a ocupação do solo com superfícies impermeáveis e redes de condutos aumenta a frequência e magnitude dos alagamentos 12 EFEITO DA URBANIZAÇÃO SOBRE O COMPORTAMENTO HIDROLÓGICO 13 IMPACTOS DA URBANIZAÇÃO Aumento do escoamento superficial Redução da evapotranspiração Redução subterrâneo Antecipação máxima do escoamento e aumento da vazão Diminuição do TC da bacia Erosão perda de solo Contaminação de mananciais Resíduos sólidos coleta e disposição Extinção de espécies raras IMPACTOS DA URBANIZAÇÃO Fonte Miguez et al 2016 19 Impactos da Urbanização IMPACTOS DA URBANIZAÇÃO Fonte Tucci 2007 IMPACTOS DA URBANIZAÇÃO Fonte Tucci 2007 23 IMPACTOS da URBANIZAÇÃO 20 Falta de Saneamento e Aedes aegypti No abastecimento de água o pior problema falta ou intermitência de água porque leva a população a usar caixas dágua potes e barris E sem tampas ou mal tampados esses reservatórios são ideais para o mosquitoAedes aegypti procriar devido à água parada limpa e em pouca quantidade 21 Falta de Saneamento e Aedes aegypti Nos resíduos sólidos o problema está na coleta irregular de resíduos no acúmulo de resíduos como garrafas plásticas embalagens pneus e outros recipientes nos quais a água da chuva se acumula Isso ocorre tanto em imóveis como nas ruas e áreas de depósitos de lixo irregulares 22 Falta de Saneamento e Aedes aegypti O esgoto que corre a céu aberto em parte das cidades brasileiras se acumula em poças misturase à água de chuva e vira mais criadouros para o mosquito ÁGUA NO MEIO URBANO Comparação dosAspectos da água no meio urbano 23 No estágio inicial modificação da cobertura da bacia pela retirada da sua proteção natural solo fica desprotegido e a erosão aumenta no período chuvoso predominância de sedimentos e pequena produção de lixo IMPACTOS DEVIDO AOS RESÍDUOS SÓLIDOS 24 No estágio intermediário parte da população está estabelecida ainda existe importante movimentação de terra devido a novas construções produção de lixo da população se soma ao processo de produção de sedimentos 25 IMPACTOS DEVIDO AOS RESÍDUOS SÓLIDOS No estágio final praticamente consolidadas todas superfícies urbanas estão apenas resulta produção de lixo urbano com menor parcela de sedimentos de algumas áreas de construção ou sem cobertura consolidada IMPACTOS DEVIDO AOS RESÍDUOS SÓLIDOS 26 Sólidos Totais são devido a Frequência e cobertura da coleta de lixo Frequência da limpeza das ruas Forma de disposição do lixo pela população Frequência da precipitação IMPACTOS DEVIDO AOS RESÍDUOS SÓLIDOS 27 Evacuação rápida dos excessos pluviais por canais e condutos enterrados Em alguns casos são soluções caras e muitas vezes ineficientes DRENAGEM URBANA ABORDAGEM HIGIENISTA TRADICIONAL transfere para jusante as inundações 28 FASES DO DESENVOLVIMENTO DAS ÁGUAS URBANAS Fonte Tucci 2007 DRENAGEM URBANA ABORDAGEM HIGIENISTA TRADICIONAL Canais e condutos podem produzir custos 10 vezes maiores que o controle na fonte Acanalização aumenta os picos para jusante 30 DRENAGEM URBANA ABORDAGEM AMBIENTALISTA ALTERNATIVA Manutenção e recuperação de ambientes de forma a os terem saudáveis tanto interna quanto externamente à área urbana Medidas de controle devem ser integradas ao planejamento ambiental do meio urbano 31 DRENAGEM URBANA ABORDAGEM AMBIENTALISTA ALTERNATIVA Buscam compensar os efeitos da urbanização sobre os processos hidrológicos Infiltração detenção retenção amortecimento da águas 32 Ex regulamentação do uso da terra previsão e alerta seguro contra inundações MEDIDAS DE CONTROLE NÃO ESTRUTURAIS E ESTRUTURAIS MEDIDAS NÃOESTRUTURAIS Procuram reduzir impactos sem modificar o risco das enchentes naturais por ações de convivência com as inundações sem intervenções por obras 33 MEDIDAS DE CONTROLE MEDIDAS ESTRUTURAIS Modificam o sistema para reduzir o risco de cheias pela implantação de obras para conter reter ou melhorar a condução de escoamentos Ex barragens diques reflorestamento 34 MEDIDAS DE CONTROLE 35 Fonte Baptista M Nascimento N Barraud S 2005 Sistemas de Drenagem Urbana O sistema de drenagem urbana deve ser considerado como composto por dois sistemas distintos que devem ser planejados e projetados sob critérios diferenciados Microdrenagem é aquele composto pelos pavimentos das ruas sarjetas bocas de lobo galerias de águas pluviais e canais de pequenas dimensões Macrodrenagem destinamse à condução final das águas captadas pela drenagem primária dando prosseguimento ao escoamento dos deflúvios oriundos das ruas sarjetas valas e galerias Chuva precipitação Conceito Precipitação x Escoamento Infiltração de água no solo Bacia hidrográfica Unidade de planejamento Área receptora das chuvas que alimentam parte ou todo o sisetema de escoamento Características Forma geométrica Revelo Geomorfologia Geologia Ocupação de uma bacia hidrográfica Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem MEIOFIO São constituídos de blocos de concreto ou de pedra situados entre a via publica e o passeio com sua face superior nivelada com o passeio formando uma faixa paralela ao eixo da via publica SARJETAS São as faixas formadas pelo limite da via publica com os meiofios formando uma calha que coleta as águas pluviais oriundas da rua Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Meio fio Sarjeta Foto 1 Rua Imperatriz Bairro São Vicente Belo Horizonte Fonte httpportalpbhpbhgovbrpbhcontentsdoeventoconteudoidConteudo33138chPlc33138 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem SARJETÕES São formados pela própria pavimentação nos cruzamentos das vias publicas formando calhas que servem para orientar o fluxo das águas que escoam pelas sarjetas Foto 2 Sarjetão rua Araguari x ru Periquito São Paulo Fonte httpwwwprefeituraspgovbrcidadesecretariassubprefeiturasvilamariananoticiasp18184 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCASDELOBO São dispositivos de captação das águas das sarjetas Foto 3B Bocadelobo guia Fonte httpwwwebanatawcombrdrenagembocadelobohtm Foto 3C Bocadelobo guia Fonte httpwwwinfraestruturaurbanacombrsolucoestecnicas8artigo2393761asp Foto 3A Bocadelobo guia Fonte DAEECETESB 1980 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCASDELOBO São dispositivos de captação das águas das sarjetas Foto 3B Bocadelobo com grelha Fonte httpwwwebanatawcombrdrenagembocadelobohtm Foto 3C Bocadelobo com grelha Fonte httpwwwinfraestruturaurbanacombrsolucoestecnicas8artigo2393761asp Foto 3A Bocadelobo com grelha Fonte DAEECETESB 1980 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCASDELOBO São dispositivos de captação das águas das sarjetas Foto 3B Bocadelobo combinada Fonte httpwwwebanatawcombrdrenagembocadelobohtm Foto 3C Bocadelobo combinada Fonte httpwwwinfraestruturaurbanacombrsolucoestecnicas8artigo2393761asp Foto 3A Bocadelobo combinada Fonte DAEECETESB 1980 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCASDELOBO São dispositivos de captação das águas das sarjetas Foto 3B Bocadelobo combinada Fonte httpwwwebanatawcombrdrenagembocadelobohtm Foto 3C Bocadelobo combinada Fonte httpwwwinfraestruturaurbanacombrsolucoestecnicas8artigo2393761asp Foto 3A Bocadelobo combinada Fonte DAEECETESB 1980 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCASDELOBO São dispositivos de captação das águas das sarjetas Foto 3B Bocadelobo Múltipla Fonte httpwwwebanatawcombrdrenagembocadelobohtm Foto 3C Bocadelobo Múltipla Fontehttpwwwinfraestruturaurbanacombrsolucoe stecnicas8artigo2393761asp Foto 3A Bocadelobo Múltipla Fonte DAEECETESB 1980 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCASDELOBO São dispositivos de captação das águas das sarjetas Foto 3A Bocadelobo com Fenda Horizontal Longitudinal Fonte DAEECETESB 1980 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Localização das BocasdeLobo Tucci et al 1995 Ambos os lados da rua quando a saturação da sarjeta assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades de engolimento Pontos baixos da quadra Recomendase adotar um espaçamento máximo de 60m entre as bocasdelobo caso não seja analisada a capacidade escoamento da sarjeta Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Localização das BocasdeLobo Tucci et al 1995 Pontos pouco a montante de cada faixa de cruzamento usada pelos pedestres junto às esquinas Não é conveniente a sua localização junto ao vértice de ângulo de interseção das sarjetas de duas ruas convergente Foto x Inundação de sarjetas Fonte httpwwwebanatawcombrdrenagembocadelobohtm Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Localização das BocasdeLobo Foto x Localização das bocasdelobo Fonte httpwwwinfraestruturaurbanacombrsolucoestecnicas8artigo2393761asp Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Caixa Coletora Foto x Esquema de Caixa Coletora Fontehttpwwwebanatawcombrdrenagemcaixahtm Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Limpeza de Bocasdelobo Foto 3A Desentupimento de BocadeLobo Ribeirão Preto Fontehttpdarcyverablogspotcombr201105o sbueiroseobarquinhohtml Foto 3A BocadeLobo entupida na rua Xavantes no bairro São José em Tramandaí Fontehttpwwwjornaldimensaocombrid4n 37771 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem POÇOS DE VISITA São dispositivos colocados em pontos convenientes do sistema para permitir o acesso às canalizações para limpeza e inspeção Foto x Poço de Visita Fontehttpwwwjoaocarloscascaesc om200904pocodevisitahtml Foto x Modelo convencional de Poço de Visita e Poço de Visita com tubo de queda Fonte httpwwwdecufcgedubrsaneamentoES0801html Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Localização de Poços de Visita Pontos de mudanças de direção Cruzamentos de ruas reunião de vários coletores Mudanças de declividade Mudança de diâmetro Foto x Espaçamento de visita Fonte DAEECETESB 1980 poços de Diâmetro m Espaçamento m 030 120 050090 150 100 ou mais 180 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem POÇOS DE VISITA Foto x Funcionário retirando areia que está entupindo as manilhas que chegam ao Poço de Visita na rua Valdomiro Alcebíades em Vale Dourado Natal Fontehttptribunadonortecombrnoticiamo radoresreclamamdeproblemasemobrana zn137456 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem GALERIAS São as canalizações públicas destinadas a escoar as águas pluviais oriundas das ligações privadas e das bocasde lobo Foto x Construção de galerias de águas pluviais no entorno das ruas Tabelião João Tomaz de Aquino Largo da Avenida Getúlio Vargas e áreas contribuintes Rio Grande do Norte Fonte httpblogdocapoteblogspotcombr200901oritmoda execuodosserviosdobecohtml Foto x Galeria de águas pluviais na RJ 216 Rio de Janeiro Fontehttpwwwpraiafaroldesaothomecombr201204 galeriasdeaguaspluviaisvaogarantirhtml Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem CONDUTOS FORÇADOS E ESTAÇÕES DE BOMBEAMENTO Quando não ha condições de escoamento por gravidade para a retirada da água de um canal de drenagem para um outro recorrese aos condutos forçados e as estações de bombeamento Macrodrenagem As estruturas de macrodrenagem destinamse à condução final das águas captadas pela drenagem primária dando prosseguimento ao escoamento dos deflúvios oriundos das ruas sarjetas anteriormente microdrenagem valas e galerias que são elementos englobados como estruturas de Macrodrenagem Obras usuais de macrodrenagem Retificação e ampliação das seções de canais naturais Construção de canais artificiais Galerias de grandes dimensões Estruturas auxiliares de controle dissipação de energia amortecimento de picos proteção contra erosões e assoreamento travessias e estações de bombeamento Macrodrenagem Foto x canalização retificação e requalificação urbana e paisagística do Canal do CohatracCohab São Luís Maranhão Foto Honório Moreira Fonte httpwwwgeraldocastrocombr20120201archivehtml Macrodrenagem Foto x Obra de construção de galerias em Guarus na confluência das ruas Walter Kramer e Humberto de Campos Campos Fonte httpwwwblogdopudimcombrp4321 Foto x Canal artificial recebendo águas de galerias Fonte Macrodrenagem Foto x Duplicação da ligação Itupeva Itú Fonte httpwwwfermixtuboscombrobrasphp Macrodrenagem Foto x Construção de galerias Fonte httpwwwgoiartecombraduelaasp Escoamento Superficial Fatores que afetam o escoamento superficial Para microdrenagem Natureza da precipitação Duração Intensidade Frequência Escoamento Superficial Fatores que afetam o escoamento superficial Para microdrenagem Características da área em estudo Dimensões Forma Topografia Permeabilidade Fatores que afetam o escoamento superficial Para Macrodrenagem Obras hidráulicas construídas na bacia Unidades de retenção ou detenção de água Condutos Retificações Escoamento Superficial Escoamento Superficial Grandezas características do escoamento superficial VazãoQ m3s ls Tempo de recorrência T anos Tempo de concentração min Nível de água na seção de projeto NA m Coeficiente do escoamento superficial C Relação entre o volume de água que escoa sobre a bacia e o volume total precipitado Período de Retorno Tabela 1 Períodos de retorno para diferentes ocupações da área Escoamento Superficial Fonte Tucci et al 1995 Ocupação da Área T anos Residencial 2 Comercial 5 Com edifícios de atendimento público hospitais postos de saúde prefeitura bancos etc 5 Aeroportos 2 a 5 Áreas de grandes riscos e de intenso movimento de pedestres e veículos terminais rodoviários avenidas etc 5 a 10 Macrodrenagem Áreas comerciais e residenciais 50 100 Áreas de importância específica 500 Risco É a probabilidade de uma determinada obra vir a falhar pelo menos uma vez durante sua vida útil R 100 x 111TN R risco em porcentagem T período de retorno em anos N vida útil da obra em anos Escoamento Superficial Risco Tabela 2 Risco em função da vida útil e do período de retorno Escoamento Superficial Fonte Tucci et al 1995 T anos Vida útil da obra anos 2 5 25 50 100 2 75 97 999 999 999 5 36 67 999 999 999 10 19 41 93 99 999 25 25 18 64 87 98 50 40 10 40 64 87 100 2 5 22 39 63 500 04 1 5 9 18 Escoamento Superficial Análise da tabela anterior O objetivo principal das obras de microdrenagem é esgotar as vazões oriundas das chuvas mais frequêntes e implicitamente admitese a ocorrência de alagamentos com frequência alta As obras de macrodrenagem não constituem solução pra os problemas de inundações e é definitiva conveniente que sejam complementadas por outras medidas que visem a aumentar a proteção oferecida pelas obras Escoamento Superficial Tempo de Concentração Conceito tempo necessário para que toda a bacia passe a contribuir para a seção de medição de vazão contado a partir de um determinado instante da ocorrência de escoamento A partir do instante em que toda a bacia passa a contribuir para a seção de medição teoricamente a vazão medida para de crescer e tornase constante vazão de equilíbrio ate que a chuva cesse Depende de diversas características fisiográficas da bacia e portanto esta sujeito a incertezas Para macrodrenagem extensão declividade media do talvegue principal Escoamento Superficial Tempo de Concentração Existem várias equações para o cálculo do tempo de concentração Uma das mais utilizadas para pequenas bacias rurais é a seguinte tc 57L3H0385 Onde tc tempo de concentração em minutos L comprimento do rio em km H diferença de elevação entre o ponto mais remoto da bacia e a seção princiapl Coeficiente de características escoamento depende das seguintes solo Cobertura Tipo de ocupação Tempo de retorno Intensidade da precipitação Escoamento Superficial Tabela 3 Valores do coeficiente C com base em superfícies Escoamento Superficial Fonte ASCE 1995 Superfície C Intervalo Valor esperado Pavimento Asfalto 070095 083 Concreto 080095 088 Calçadas 075085 080 Telhado 075095 085 Cobertura grama arenoso Plano 2 005010 008 Médio 2ª 7 010015 013 Alta 7 015020 018 Grama solo pesado Plano 2 013017 015 Médio 2ª 7 018022 020 Alta 7 025035 030 Tabela 3 Valores do coeficiente C por tipo de ocupação Escoamento Superficial Fonte ASCE 1995 Descrição da área C Descrição da área C Área Comercial Área industrial Central 070090 Indústrias leves 050080 Bairros 050070 Indústrias pesadas 060090 Área Residencial Parques cemitérios 010025 playgrounds 020035 Residências isoladas 035050 Pátios ferroviários 020040 Unidades múltiplas separadas 040060 Áreas sem melhoramento 010030 Unidades múltiplas conjugadas 060075 Lotes com 2000m2 030045 Áreas com apartamentos 050070 Equações de Chuvas Intensas As equações de chuva que são expressões empíricas das curvas intensidadeduraçãofrequência normalmente nas seguintes formas Onde apresentamse 1 i a t b 2 i c tm 3 i a T n t b r i intensidade media em milímetros por minutos ou milímetros por hora t tempo de duração da chuva em minutos T tempo de recorrência em anos a b c d e m n e r parâmetros definidos a partir das observações básicas para elaboração da equação O método racional é largamente utilizado na determinação da vazão máxima de projeto para bacias pequenas 2 km2 Os princípios básicos dessa metodologia são A duração da precipitação máxima de projeto é igual ao tempo de concentração da bacia Adota um coeficiente único de perdas denominado C estimado com base nas características da bacia Não avalia o volume da cheia e a distribuição temporal das vazões Determinação da Vazão Método Racional A equação do modelo é a seguinte Q 0278CIA Onde Q obtido em m3s C coeficiente de escoamento I intensidade em mmh e A área da bacia em km2 Determinação da Vazão Método Racional Medidas não convencionais Contenção na fonte Contenção na fonte Contenção na fonte Contenção na fonte Contenção na fonte Contenção na fonte Trincheira de Percolação Contenção na fonte