UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADE CATARATAS
FACULDADE DINÂMICA DAS CATARATAS
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Missão: “Formar Profissionais capacitados, socialmente responsáveis e aptos a
promoverem as transformações futuras”
SUMIDOURO RESIDENCIAL PARA RECARGA FREÁTICA
NA ÁREA URBANA NO MUNICÍPIO DE FOZ DO IGUAÇU PR
GILBERTO ANTÔNIO ALBERTI
FOZ DO IGUAÇU – PR
2010
i
GILBERTO ANTÔNIO ALBERTI
SUMIDOURO RESIDENCIAL PARA RECARGA FREÁTICA
NA ÁREA URBANA NO MUNICÍPIO DE FOZ DO IGUAÇU PR
Trabalho
Final
de
Graduação
apresentado à banca examinadora da
Faculdade Dinâmica das Cataratas
(UDC), como requisito para obtenção
do grau de Engenheiro Ambiental.
Profª. Orientadora: Paula Vergili Perez
FOZ DO IGUAÇU – PR
2010
ii
TERMO DE APROVAÇÃO
UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADES CATARATAS
SUMIDOURO RESIDENCIAL PARA RECARGA FREÁTICA NA ÁREA URBANA
NO MUNICÍPIO DE FOZ DO IGUAÇU - PR
TRABALHO FINAL DE GRADUAÇÃO PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE
ENGENHEIRO AMBIENTAL
_______________________________________________
Acadêmico: Gilberto Antônio Alberti
Orientadora: Profª. Ms. Paula Vergili Perez
Nota Final
Banca Examinadora:
Profª. Drª Adriana Maria Meneghetti
Profª. Ms. Márcia Helena Beck
Foz do Iguaçu, 02 de dezembro de 2010.
iii
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho de conclusão de graduação aos
meus pais Olivo e Clementina pela dedicação,
compreensão e por estarem juntos nessa caminhada
para a realização de mais uma etapa de minha vida.
iv
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus e aos Orixás pela oportunidade da travessia de
mais um caminho da minha vida.
Aos meus pais e familiares pela paciência e compreensão durante essa etapa muito
importante para a realização de um sonho e objetivo.
Ao Engenheiro Fabio Haugge do Prado, que quando Secretário Municipal de
Planejamento Urbano, me mostrou a necessidade da evolução profissional com a
formação de nível superior.
A Professora Ms Paula Vergilli Perez pelo incentivo, paciência e presteza no auxílio
para a realização do Trabalho Final de Graduação.
A minha prima Claudete Kielek por permitir a realização do experimento em sua
propriedade e pela colaboração prestada.
Ao coordenador, professores e funcionários da União Dinâmica de Faculdades pela
sua dedicação e colaboração durante o curso.
À Professora Norma Barbado pela dedicação e atenção, por estar sempre presente
e prestativa.
Aos colegas de classe que estiveram sempre juntos e que deixaram de ser colegas
e se tornaram amigos e que pela espontaneidade destaco entre eles Ana Paula de
Mello e Silva Vaz, Marina de Fátima Fernandes, Adir Ledesma dos Santos, Rafael
Cassol e Henrique Höffle,
A todos os amigos e colegas de trabalho que colaboram e apoiaram durante o curso.
v
EPÍGRAFE
“A pessoa prudente aproveita a sua experiência.
A sábia, aproveita a experiência dos outros.”
John Collins
vi
ALBERTI, Gilberto Antônio . Sumidouro Residencial para Recarga Freática na Área
Urbana no Município de Foz do Iguaçu – PR . Foz do Iguaçu, 2010. Projeto de
Trabalho Final de Graduação - Faculdade Dinâmica de Cataratas.
RESUMO
A vazão anual de um curso d’água não é alterada pela impermeabilização do solo,
mas esta causa um desequilíbrio em sua distribuição ao longo do ano, pois aumenta
a vazão no período das chuvas e diminui no período da seca. O ciclo da água
representa a energia dentro do sistema da bacia hidrográfica, onde sua entrada se
faz por meio da precipitação pluvial. A Agenda 21 aborda a proteção da qualidade e
do abastecimento dos recursos hídricos, como componente essencial e parte
indispensável de todos os ecossistemas. Dentre os efeitos da urbanização podem
ser destacados, aumento da produção de resíduos sólidos e o aumento da
impermeabilização das superfícies. Medidas de controle sustentáveis devem ser
introduzidas para promoverem a infiltração da água da chuva no solo promovendo a
recarga freática. O balanço hídrico em bacias urbanas altera-se, com o aumento do
volume do escoamento superficial e a redução da recarga natural dos aquíferos e da
evapotranspiração e consequente rebaixamento do nível freático e a diminuição das
vazões fluviais durante as estiagens. O Loteamento Conjunto Libra I, foi escolhido
para a implantação do experimento por estar na bacia do Rio M’Boicy, totalmente
inserida no quadro urbano. O sistema de retenção de água da chuva para fins de
recarga freática foi instalado no imóvel na parte mais baixa do loteamento e 3 metros
acima do lençol freático, o que motivou a instalação do sumidouro na horizontal e
utilização do solo como meio filtrante da água coletada do telhado. Após a
implantação do protótipo a água da chuva precipitada sobre o telhado do imóvel foi
em sua totalidade infiltrada no solo através do sumidouro o que atende o propósito
do experimento.
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
Palavras-Chave: Impermeabilização – águas pluviais – infiltração.
Obs - O texto será apresentado três espaços abaixo da palavra RESUMO, em espaço simples entrelinhas, sem parágrafo. O
resumo deverá conter entre 150 e 300 palavras. É redigido na terceira pessoa do singular, com o verbo na voz ativa e não
deve incluir citações bibliográficas. As palavras chave são no mínimo três e no máximo cinco e não devem fazer parte do título
do trabalho.
vii
ALBERTI, Gilberto Antônio . Residential sink for groundwater recharg in the urban
area in city of Foz do Iguaçu – PR. Foz do Iguacu, 2010. Project to Completion of
Course Work - Faculdade Dinâmica de Cataratas.
ABSTRACT
The annual flow of a watercourse is not altered by soil sealing, but this causes an
unbalance in its distribution throughout the year, increasing the flow during the rainy
season and decreasing at dry season. The water cycle is the energy system within
the watersheds, where entry is made through the rain. 21 Agenda addresses the
protection of the quality and supply of water resources, as essential and
indispensable part of all ecosystems. Among the effects of urbanization can be
highlighted, the increased production of solid waste and increasing the sealing
surfaces. Sustainable control measures must be introduced to promote the infiltration
of rainwater into the soil to recharge groundwater. The water balance in urban
watersheds changes, with the increased volume of runoff and reduce the natural
recharge of aquifers and evapotranspiration and consequent lowering of groundwater
level and the decrease in river discharge during droughts. The Libra I neighborhood
was chosen for the implementation of the experiment because is located in the
M'Boicy river basin fully inserted into the urban context. The rain water retainment
system for recharging groundwater was installed in the building at the bottom of the
allotment and 3 meters above the water table, which led to the installation of the sink
horizontally and use the land as a means of filtering water collected from the roof.
After the implementation of the prototype rainwater precipitated over the roof of the
building was full infiltrated into the ground through the drain which serves the
purpose of the experiment.
Keywords: soil sealing - rain water – infiltration
viii
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 11 2 REFERENCIAL TEÓRICO..................................................................................... 13 2.1 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL E PLANEJAMENTO URBANO ............ 13 2.2 CICLO HIDROLÓGICO ....................................................................................... 14 2.3 URBANIZAÇÃO .................................................................................................. 16 2.4 DRENAGEM URBANA ........................................................................................ 18 2.5 ÁGUAS SUPERFICIAIS ...................................................................................... 20 2.6 ÁGUAS SUBTERRÂNEAS.................................................................................. 21 3 MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................... 23 3.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA................................................................................... 23 3.1.1 Características do solo de Foz do Iguaçu – PR ............................................... 23 3.2 IMPLANTAÇÃO DO EXPERIMENTO ................................................................. 25 3.2.1 Escolha do Local .............................................................................................. 25 3.2.2 Solo do Local .................................................................................................... 26 3.2.3 Instalação do Sumidouro de Águas Pluviais .................................................... 28 3.2.4 Teste de Percolação ........................................................................................ 31 3.3 ÁREA DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA ...................................................................... 33 3.4 MEDIÇÕES ......................................................................................................... 34 3.5 VERIFICAÇÃO DO NÍIVEL DE ÁGUA RETIDA NO RESERVATÓRIO.............. 35 3.6 TESTE DA CAPACIDADE TOTAL DO SUMIDOURO ....................................... 35 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................. 37 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 41 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 42 ANEXOS ................................................................................................................... 46 APÊNDICES ............................................................................................................. 50 ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: O ciclo Hidrológico, Karmann, 2000, ......................................................... 15 Figura 2: Divisão territorial do Municipio de Foz do Iguaçu. ..................................... 23 Figura 3: Bacia hidrográfica do Rio M’Boicy, inserida no quadro urbano de Foz
do Iguaçu, 2008...................................................................................... 25 Figura 4: Localização da Bacia Hidrográfica do Rio M’Boicy, 2010. ........................ 26 Figura 5: Corte no terreno mostrando a presença do solo Latossolo. ...................... 27 Figura 6 : Local da implantação do experimento na Rua Itauna, 780 - Conjunto
Libra I. .................................................................................................... 29 Figura 7: Medidas da base do corte do meio tubo, e raio de 0,30 m e com
comprimento de 4,0 m. ........................................................................... 30 Figura 8: Etapas da implantação do sumidouro sendo A - a vala aberta para
compor o sumidouro, B - fundo vala com camada de pedra brita
pronta para receber as manilhas, C - as manilhas colocadas no
sumidouro, formando a área do reservatório e a D - vista do local
onde esta o sumidouro, 2010. ................................................................ 30 Figura 9: Gráfico para determinar coeficiente de percolação ................................... 31 Figura 10: Teste de percolação – Quadro A seção no fundo da vala, Quadro B
seção com 5 cm de pedra brita e com a régua de 30 cm e Quadro C
seção cheia de água, 2010 .................................................................... 33 Figura 11: Pluviômetro instalado no imóvel, 2010 .................................................... 34 x
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Testes de percolação realizados............................................................. 32 Tabela 2 – Precipitação registradas no mês de setembro de 2010 .......................... 37 Tabela 3 – Precipitação registradas no mês de outubro de 2010 ............................. 37 Tabela 4 - Dados dos loteamentos, área da quadra, área de telhado na quadra
e o volume calculado para o mês de setembro e outubro tendo como
referencia os mm de chuva precipitado no local do experimento ........... 39 11
1 INTRODUÇÃO
A urbanização das cidades ocorre através da construção de ruas,
avenidas, redes de esgoto, escolas, hospitais, casas, prédios, rede elétrica, praças,
shoppings, etc. Todo este desenvolvimento urbano tem relação direta com aumento
da densidade populacional, pois muitas pessoas migram em busca de melhores
condições de vida na área urbana das cidades.
Quando a urbanização é planejada através do plano diretor esta pode
apresentar benefícios para os cidadãos. Porém, quando não há planejamento
urbano, além de não oferecer qualidade de vida, os problemas urbanos se
multiplicam, por exemplo, criminalidade, desemprego, poluição, impactos negativos
ao meio ambiente e invasões em áreas inadequadas.
Com o parcelamento do solo urbano e a ocupação por moradias,
edificações, especulações imobiliárias, as áreas destinadas para a infiltração da
água torna-se cada vez menor, propiciando o aumento do escoamento superficial
quando da ocorrência de chuvas, aumentando o volume de água nos córregos e rios
localizados no perímetro urbano.
As margens dos córregos e rios foram moldadas pela natureza a
centenas ou mesmo a milhares de anos e resistem naturalmente a um volume
habitual de água.
Com o escoamento superficial dos terrenos ocupados pelas
edificações e pela impermeabilização do restante das áreas livres dos imóveis,
aumenta o volume habitual da água, que avançará sobre terrenos mais frágeis,
criando
voçorocas,
desbarrancamentos,
carreando
plantas
das
margens,
assoreando o leito dos cursos d’água, erosão e enchentes.
No período chuvoso a água da chuva infiltra para o subsolo, que servira
para alimentar através das nascentes os cursos d’água em período de seca. A
vazão anual de um curso d’água não é alterada pela impermeabilização do solo,
mas esta causa um desequilíbrio em sua distribuição ao longo do ano, pois aumenta
a vazão no período das chuvas e diminui no período da seca, quando é necessária
para a manutenção dos cursos d’água e há mais necessidade de água
O planejamento urbano, que envolve fundamentos interdisciplinares, na
prática é realizado em um âmbito mais restrito do conhecimento. O planejamento da
12
ocupação do espaço urbano no Brasil, através do Plano Diretor Urbano não tem
considerado aspectos de drenagem urbana, qualidade da água e a recarga freática,
que acarretam transtornos e custos para a sociedade e para o ambiente. Com o
crescente desenvolvimento urbano brasileiro, a frequência das inundações teve um
aumento relevante.
Com a visão voltada para as futuras gerações a manutenção da
capacidade de recarga dos lençóis freáticos faz parte do desenvolvimento
sustentável contribuindo com o principal objetivo do planejamento urbano,
demonstrando a preocupação com os bens que podem ser finitos como a água
potável.
A ocupação dos espaços urbanos com edificações diminui a infiltração
de água no solo, provocando maior escoamento superficial, causando danos na
infra-estrutura urbana e alagamentos devido ao grande volume de água que provém
das áreas edificadas não ocorrendo assim a infiltração e natural recarga freática. O
loteamento Conjunto Residencial Libra I está situado na área central da Bacia do Rio
M’Boicy, e a montante do local onde ocorrem alagamentos por ocasião de
precipitações elevadas em curto período de tempo. Em Foz do Iguaçu, o Plano
Diretor prevê uma taxa de permeabilidade de 12% para o zoneamento do bairro
estudado, porcentagem esta que deve ser deixada para a infiltração da água da
chuva nos imóveis.
O objetivo deste trabalho foi dimensionar um sumidouro horizontal
proporcional à área residencial construída e através do acompanhamento do volume
de água pluvial infiltrada no solo nos meses de setembro e outubro de 2010.
13
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL E PLANEJAMENTO URBANO
O estudo do desenvolvimento sustentável atualmente, para Gewehr
(2006), requer uma visão holística que seja aberta e voltada para o entendimento da
complexidade planetária, como forma de melhor atender a expectativa de deixar às
futuras gerações subsídios capazes de fazer com lhes seja garantida uma melhor
qualidade de vida e a busca do desenvolvimento sustentável, como forma da
sociedade externar sua preocupação com a qualidade de vida e para demonstrar
que o homem passa a ter a exata noção de que os recursos naturais são finitos.
Segundo Montes (2009), a redução da área permeável, de uma bacia
hidrográfica passa a ter um aumento expressivo do escoamento superficial das
águas pluviais que são lançadas em corpos hídricos. O processo, quando não
implantado e gerenciado de forma planejada e sustentável, acaba gerando vários
problemas,
tais
como:
enchentes,
inundações,
enxurradas
e
consequente
contaminação dos rios dentre outros. Sendo necessário que a administração pública
municipal adote medidas corretivas e preventivas para a minimização e controle dos
impactos, visando imitar o ciclo hidrológico natural, permitindo amortecer as vazões
de cheias e uma maior infiltração de água no solo.
De acordo com Tucci e Collischonn (1998), a drenagem urbana
representa uma fonte importante de prejuízos para população urbana das cidades,
devido as frequentes inundações, ao tráfico interrompido e à deterioração ambiental.
O impacto esse gerado pela urbanização inadequada, que requer medidas
preventivas de controle, e para que isso aconteça são necessárias medidas
administrativas e técnicas implantadas através do Plano Diretor Urbano.
A proteção da qualidade e do abastecimento dos recursos hídricos é
abordado na
Agenda 21 (1992), onde coloca os recursos de água doce, como
componente essencial e parte indispensável de todos os ecossistemas terrestres e é
necessário em todos os aspectos da vida. Tendo como objetivo geral assegurar que
se mantenha uma oferta adequada de água de boa qualidade para toda a
14
população, com a aplicação de planos racionais de utilização da água através da
conservação e minimização do desperdício.
Porém, a Agenda 21 (1992) advertiu que se deve dar prioridade às
medidas de prevenção e controle de enchentes, bem como ao controle de
sedimentação, onde necessário. Para o setor de água doce é proposto áreas de
programas como: Desenvolvimento e manejo integrado dos recursos hídricos;
Avaliação dos recursos hídricos; Proteção dos recursos hídricos, da qualidade da
água e dos ecossistemas aquáticos; Abastecimento de água potável e saneamento;
Água e desenvolvimento urbano sustentável, Água para produção sustentável de
alimentos e desenvolvimento rural sustentável e Impactos da mudança do clima
sobre os recursos hídricos.
2.2 CICLO HIDROLÓGICO
De acordo com a CETESB (2009), em uma bacia hidrográfica a água das
chuvas são parte interceptada pelas plantas, evapora-se e volta para a atmosfera,
parte escoa superficialmente formando as enxurradas e, através de um córrego ou
rio, abandona rapidamente a bacia outra parte, a de mais interesse, é aquela que se
infiltra no solo, com uma parcela temporariamente retida nos espaços porosos, outra
parte absorvida pelas plantas ou evaporada através da superfície do solo, e outra
alimenta os aquíferos, que constituem o horizonte saturado do perfil do solo.
Para Kobiuama, Mota e Corseuil (2008), todo o tipo de água se
movimenta nas três fases encontrada (gasosa, líquida e sólida) e os componentes
desse ciclo denominam-se os processos hidrológicos e entre eles os que
apresentam maior relevância são a condensação, precipitação, interceptação,
infiltração, detenção, percolação, escoamentos superficiais e subsuperficiais,
escoamento subterrâneo, escoamento fluvial e evapotranspiração.
A renovação da água no planeta Terra acontece através do ciclo
hidrológico, podendo ser verificado na Figura 1 a sua movimentação e forma de sua
disposição na natureza.
15
Figura 1: O ciclo Hidrológico, Karmann, 2000,
Fonte: Decifrando a Terra, Oficina de textos.
Para Karmann (2000), o ciclo hidrológico pode ser comparado a uma
grande máquina de reciclagem da água, na qual operam processos tanto de
transferência entre os reservatórios como de transformação entre os estados
gasosos, liquido e sólido. Processos de consumo e formação de água interferem
neste ciclo, em relativo equilíbrio através do tempo geológico, mantendo o volume
geral de água constante no Sistema Terra.
A água existente na Terra, para Camponogara (2006), tem origem no
ciclo hidrológico, isto é, no sistema pelo qual a natureza faz a água circular do
oceano para a atmosfera e desta para os continentes, de onde retorna à atmosfera
e, superficial e subterraneamente, ao oceano e que a água subterrânea origina-se
da chuva que precipita e infiltra no solo.
Para Sousa Junior (2006), a água constitui-se um recurso renovável por
meio do ciclo hidrológico e quando reciclada por meio de sistemas naturais, é um
recurso limpo e seguro que é deteriorada a diferentes níveis de poluição pela
atividade antrópica e os níveis de tratamentos recomendados serão estabelecidos
pelo fins a que esta se destina.
Conforme Tucci (2003), o ciclo hidrológico sofre fortes alterações nas
16
áreas urbanas devido, as alterações da superfície e a canalização do escoamento
das chuvas, aumento de poluição devido à contaminação do ar, das superfícies
urbanas e do material sólido disposto pela população.
O desenvolvimento urbano altera o ciclo hidrológico natural. Com a
urbanização, a cobertura da bacia é alterada para pavimentos impermeáveis e são
introduzidos condutos para escoamento pluvial, gerando modificações no ciclo,
como a redução da infiltração no solo, onde há uma redução do nível do lençol
freático por falta de alimentação reduzindo o escoamento subterrâneo e ainda
devido a substituição da cobertura natural ocorre uma redução da evapotranspiração
das folhagens e do solo, já que a superfície urbana não retém água como a
cobertura vegetal (PORTO ALEGRE, 2005).
2.3 URBANIZAÇÃO
Conforme Costa (2003), a urbanização que ocorre no mundo, desde as
últimas décadas, está associada ao desenvolvimento do capitalismo, caracterizado
pelo rápido crescimento dos grandes centros urbanos e pelo surgimento de
problemas
socioespaciais
dos
mais
diversos,
favorecendo
com
isto
o
comprometimento da qualidade de vida.
Segundo Reis (2005), apud Almeida e Ferreira (2007), com o
desenvolvimento urbano há um aumento do escoamento superficial, causando
maiores cheias urbanas, devido ao desequilíbrio do balanço hídrico nas cidades,
exigindo-se assim que sejam implementados sistemas de drenagem sustentáveis e
de controle na fonte.
Dentre os diversos efeitos da urbanização, dois podem ser destacados,
aumento da produção de resíduos sólidos e o aumento da impermeabilização das
superfícies. Ambos provocam danos ao meio ambiente urbano se não gerenciados
de maneira adequada (NEVES; TUCCI, 2003).
Planejamento estratégico, segundo Chiavenato e Sapiro (2003), é o
planejamento concebido para a organização como uma totalidade. Em geral, parte
de cima para baixo, envolve a organização como um sistema integrado e é focado
no longo prazo. Seu horizonte temporal pode chegar até 5 ou 10 anos, dependendo
17
da natureza e dos objetivos que pretende alcançar, é um processo de formulação de
estratégias organizacionais.
De acordo com Hauser e Schnore (1975), a residência constitui a forma
mais expandida de uso do solo urbano, na maioria das cidades, exceção feita às
vias, as quais funcionam, primeiramente e na maior parte como acesso às
residências e segundo os mesmos autores as cidades proporcionam bens de
consumo e serviços, tanto para os habitantes da cidade, como para as populações
das áreas externas.
Para Carneiro (1998) o plano diretor, concebido na Carta Magna, não
deve circunscrever-se tão somente à ordenação do espaço urbano, mas deve
também consignar igualmente diretrizes sociais da cidade, sobre tudo nos campos
da saúde, educação, ação social, cultura, esporte, lazer e habitação, e alem desses
deve definir diretrizes econômicas para as áreas primarias, secundárias e terciárias
da econômica. Deverá destacar o plano diretor as diretrizes físicas e ambientais,
relativamente às questões de saneamento básico, abastecimento de água, limpeza
urbana, expansão energética e de telecomunicações, sistema viário, transporte e
trânsito, defesa e preservação do meio ambiente e estrutura urbana.
Mascaró
(1994)
destacou
que
os
aspectos
mais
fortes
como
condicionantes do traçado urbano são as características topográficas onde estão
baseados principalmente na declividade, na uniformidade, no tamanho dos morros e
das bacias que cada sítio tem seu ecossistema natural que, em maior ou menor
grau, é alterado e agredido quando sobre eles se faz um assentamento urbano.
Segundo Mota (1995) apud Lavinski et al. (2006) a definição dos usos e
da ocupação do solo de determinada área deve considerar os aspectos naturais do
meio físico que possam ter influência sobre os recursos hídricos. Os condicionantes
naturais tais como: características climáticas, cobertura vegetal, topografia, tipo de
solo, sistemas de drenagem e os próprios recursos hídricos, devem ser estudados
em conjunto, de modo a garantir que a utilização de uma área seja feita de forma a
causar o menor impacto possível.
Para Tucci e Bertoni (2003), apud Mota (2003) a própria aglomeração
urbana já é por si só uma fonte de poluição, pois implica em numerosos problemas
ambientais como o acúmulo de resíduos e o enorme volume de esgotos.
Todavia Oliveira (2001), em estudo sobre a Degradação do Meio Físico e
Implicações Ambientais na Bacia do Rio Jaguaribe – João Pessoa – PB, que aborda
18
os problemas ambientais decorrentes do modelo de ocupação e uso do solo
comenta “que diante da demanda crescente pela ocupação do meio físico, os
problemas ambientais estão atingindo níveis preocupantes, pela falta de critérios de
ocupação dos espaços urbanos. Essa falta de preocupação para com o uso
adequado do meio físico tem sido apontada como uma questão que deve merecer
atenção especial por parte dos gestores públicos”.
De acordo com Campana e Tucci (2001) apud Benini (2005) há uma
grande diferença entre controlar os impactos antes do desenvolvimento da bacia e
após a sua urbanização, pois a maioria dos municípios não tem condições
econômicas para fazer controle neste último estágio. Os mesmos autores ressaltam
que um dos principais desafios do planejador é o de antecipar-se e prevenir ou
minimizar os impactos antes que eles se tornem realidades.
Almeida e Ferreira (2008) mostraram que o planejamento do uso e
ocupação do solo é importantíssimo, pois diz respeito de como as áreas
determinadas pelas medidas de zoneamento devem ser ocupadas. Um percentual
mínimo de área permeável deve ser mantido para proporcionar a infiltração e
dificultar o escoamento superficial. As medidas estruturais constituem-se em obras
da engenharia hidráulica implementadas para mitigar os impactos causados pelas
enchentes, e as extensivas são as medidas que agem na bacia, fazendo com que
através de medidas físicas diretas possam reduzir o coeficiente de escoamento e
diminuir os efeitos da erosão e como consequência a diminuição dos riscos de
enchente.
2.4 DRENAGEM URBANA
Com o progresso urbanístico, há uma influência nos recursos hídricos,
principalmente ao que se refere ao equilíbrio natural existente nos fatores
qualitativos e quantitativos do ciclo hidrológico, pois as ações antrópicas originam
grandes superfícies impermeáveis, que provocam aumento do volume de
escoamento superficial e juntamente com ocupações indevidas de áreas de risco,
falhas no processo de coleta e disposição do lixo, dentre outros, geram prejuízos
significativos para toda a sociedade, devido a cheias urbanas. As medidas de
19
controle sustentáveis que minimizem os impactos da urbanização devem ser
introduzidas para promoverem a infiltração da água da chuva no solo. (REIS 2005)
apud (ALMEIDA E FERREIRA, 2008).
As inundações devido a urbanização têm sido mais frequentes neste
século, com o aumento significativo da urbanização das cidades e a tendência dos
engenheiros de drenarem o escoamento pluvial o mais rápido possível das áreas
urbanizadas (TUCCI e BERTONI, 2003).
As águas da chuva que antes eram infiltradas e percoladas pelo solo,
agora são escoadas por pavimentos impermeáveis e canais de concreto. Esse
caminho, percorrido pelas águas, tende a gerar uma série de problemas ambientais,
desde aqueles relacionados à poluição de rios, córregos e mananciais, como outros
tão graves quanto aqueles relacionados à saúde pública. O incremento dessas
áreas impermeáveis facilita o aumento da velocidade do escoamento superficial ao
longo dos canais, agrava os problemas de ordem estrutural do sistema de drenagem
e intensifica o potencial para a ocorrência das inundações (JR, 2005) apud (BENINI,
2005).
As cheias que ocorrem nas pequenas e médias bacias apresentam
características hidrológicas diferentes das que ocorrem nas grandes bacias
hidrográficas e a escala de tempo em que ocorrem as cheias também é diferente.
Nas pequenas bacias, onde os problemas de enchentes estão relacionados a
eventos de curta duração, da ordem de grandeza de horas, o componente principal
da cheia é o escoamento superficial (GONTIJO, 2007).
Segundo Tucci (2003), com o desenvolvimento urbano, ocorre a
impermeabilização do solo através de telhados, ruas calçadas e pátios, entre outros.
Dessa forma, a parcela da água que infiltrava passa a escoar pelos condutos,
aumentando o escoamento superficial. O volume que escoava lentamente pela
superfície do solo e ficava retido pelas plantas, com a urbanização, passa a escoar
no canal, exigindo maior capacidade de escoamento das seções.
Castro (2002) estudou sobre a proposição de indicadores para a
avaliação de sistemas de drenagem urbana, que diversas alterações no meio
ambiente podem ser percebidas e provocam mudanças no ciclo hidrológico como o
aumento do volume do escoamento superficial devido à expansão das áreas
impermeáveis o que reduz a infiltração.
Para Tucci (1993) apud Montes (2009), no planejamento urbano podem
20
ser usadas medidas estruturais que são obras de engenharia hidráulica com a
finalidade de suavizar os impactos causados por enchentes, e estas podem ser
extensivas ou intensivas. Onde as medidas extensivas são as que agem na bacia,
modificando as relações entre precipitação e vazão, diminuindo o escoamento e
riscos de enchentes.
Os dispositivos de percolação dentro de lotes permitem aumentar a
recarga freática e reduzir o escoamento superficial. O armazenamento depende da
porosidade e da percolação. Bacias são construídas para recolher a água do telhado
e criar condições de escoamento através do solo. Essas bacias são construídas
removendo-se o solo e preenchendo-o com cascalho, que cria o espaço para o
armazenamento. De acordo com o solo, é necessário criar-se maiores condições de
drenagem (PORTO ALEGRE, 2005).
Nascimento et al. (2007) estudou um sistema de controle do escoamento
das águas pluviais em vias públicas, através da instalação de caixas de captação de
águas pluviais na camada não saturada do solo e subsolo da Bacia Sedimentar de
Curitiba, para atenuar as alterações causadas pela impermeabilização do solo.
A política existente de desenvolvimento e controle dos impactos
quantitativos na drenagem se baseia no conceito de escoar a água precipitada o
mais rápido possível. Este princípio foi abandonado nos países desenvolvidos no
início da década de 1970 (TUCCI, 2003)
2.5 ÁGUAS SUPERFICIAIS
Quando o processo de ocupação do solo à montante de uma bacia
hidrográfica encontra-se bastante desenvolvido, ocorre aumento do escoamento
superficial e redução no tempo de retardamento da bacia, potencializando os efeitos
da enchente à jusante (BARROS, 2003) apud (BENINI, 2005).
Segundo Nascimento et al, (2007), o balanço hídrico em bacias urbanas
altera-se, com o aumento do volume do escoamento superficial e a redução da
recarga natural dos aquíferos e da evapotranspiração e que a redução da recarga
dos aquíferos produz o rebaixamento do nível freático e a diminuição das vazões
fluviais durante as estiagens.
21
Para Reis, Oliveira e Sales (2005), as consequências e o aumento tanto
da frequência e da magnitude das enchentes nos meios urbanos são impactos
diretos sobre o balanço hídrico resultantes do processo de impermeabilização, da
alteração da cobertura vegetal, da criação de obstruções de escoamentos em
condutos naturais, da construção de redes de condutos pluviais, entre outros.
Dentre os fatores que são apontados como agravantes à inundação,
Oliveira (1998) destacou: despejo de resíduos sólidos urbanos, provocando o
entulhamento dos canais; eliminação da mata ciliar, provocando erosão contínua e
assoreamento dos cursos d’água; execução de cortes e aterros nas planícies de
inundação; canalização dos córregos; mineração que, quando mal planejada, causa
assoreamento do canal; ocupação indevida dos fundos de vale e ausência de
saneamento básico.
As inundações localizadas são provocadas por intervenções antrópicas
nas drenagens, com estrangulamento dos canais em pontes, bueiros e aterros.
Quando o sistema de drenagem de águas pluviais é inadequado, também ocorrem
alagamentos devido às concentrações excepcionais das águas do escoamento
superficial. Este processo é denominado alagamento por (CERRI & AMARAL, 1998)
e inundação pluvial por (SAYAGO & GUIDO 1990) apud (LACERDA, 2005).
Segundo Tucci (2003) para o controle do escoamento superficial pode ser
adotado medidas de micro e macrodrenagem que são as detenções e retenções.
Sendo necessário desenvolvimento do plano diretor de drenagem urbana e
considerar os princípios que são: os novos desenvolvimentos não podem aumentar
a vazão máxima de jusante; o planejamento e controle dos impactos existentes
devem ser elaborados considerando a bacia como um todo; o horizonte de
planejamento deve ser integrado ao Plano Diretor da cidade; o controle dos
efluentes deve ser avaliado de forma integrada com o esgotamento sanitário e os
resíduos sólidos.
2.6 ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
Para Karmann (2000), a fração de água que sofre infiltração, pelo
subsolo, e o seu movimento e armazenamento são controlados pela força
gravitacional e características dos materiais presentes. Toda essa água que ocupa
22
os vazios em formação rochosos ou no regolito são classificadas como subterrânea
formando os aquíferos, que são unidades rochosas ou de sedimentos porosas ou
permeáveis que guardam e transmitem quantidades significativas de água, sendo o
estudo dos mesmos um dos objetos mais importantes da Hidrogeologia, que visa
explorar e proteger as águas subterrâneas.
Segundo Oliveira et al (2007), a água é um recurso natural renovável e,a
recarga da água subterrânea é fundamental para que este recurso se mantenha em
quantidades adequadas e que os sistemas de infiltração de água de chuva são
soluções, na maioria dos casos, eficientes que operam de forma sustentável,
proporcionando a manutenção do equilíbrio hídrico natural do terreno a um baixo
custo de implantação.
Atualmente, a água subterrânea tem se tornado uma fonte alternativa de
abastecimento. Isto se deve, aos problemas de escassez e poluição das águas de
superfície, que tornam seu custo cada vez mais oneroso em termos de potabilidade
(CHAVES; SILVA, 2008);
De acordo com Clarke e King (2005), nas ultimas 5 décadas está sendo
retirada água dos aquíferos num ritmo muito rápido do que eles conseguem se
refazer, e que alguns aquíferos se recompõe pela água da chuva que se infiltra nos
solo, mas esse processo pode levar centenas ou milhares de anos.
Comenta Nascimento et al. (2007), que o balanço hídrico em bacias
urbanas altera- se, com o aumento do volume do escoamento superficial e a
redução da recarga natural dos aquíferos e da evapotranspiração. A tendência da
redução da recarga dos aquíferos produz o rebaixamento do nível freático e a
diminuição das vazões fluviais durante as estiagens.
23
3
3 MATERIAL E MÉT
TODOS
3.1 LOCALIZA
L
AÇÃO DA ÁREA
Á
O município
m
d Foz do Iguaçu
de
I
está localizad
do no extre
emo oeste do estado
o
do Paraná,
P
na
a fronteira com a Arg
gentina e com
c
o Parraguai. Com
m altitude de 173 m
em relação
r
ao
o nível do mar,
m
25°32
2'55"S de latitude e 54°35'17"O
5
O de longittude (FOZ
Z
DO IGUAÇU, 2006).
2
A área do Mu
unicípio é de 617,71
1 km², que
e compree
ende a áre
ea urbana,
rurall, Parque Nacional,
N
L
Lago
de Ita
aipu e a Ilh
ha Acaray. A área urrbana ocup
pa a maiorr
parccela com 30,99%
3
com
mo pode ser
s verifica
ado na Fig
gura 2 com
m a divisão
o territoriall
do Município
M
(FOZ DO IG
GUAÇU, 2006).
Divisão Terrritorial de
e Foz do Ig
guaçu 617,71 Km²
K
138,6 Km²
Urba
ana - 30,99%
%
Rura
al - 22,37 %
149,,1Km2
138,17 Km²
Parq
que Nacional -22,44%
Lago
o de Itaipu - 24,14 %
Ilha Acaray - 0,0
06 %
191,46 K
Km²
0,38 Km²
Figurra 2: Divisão
o territorial do
o Municipio de
d Foz do Igu
uaçu.
Fonte
e: Secretaria
a Municipal de Planejame
ento Urbano, 2006
3.1.1
1 Caracterrísticas do
o solo de Foz
F do Igu
uaçu – PR
R
No município existem no
ove microb
bacias, destas seis ssão afluenttes do Rio
o
24
Paraná e três do Rio Iguaçu. As microbacias afluentes do Rio Paraná são: Rios
M’Boicy, Almada, Monjolo, O’Coi, Cuê e Guabiroba e as afluentes do Rio Iguaçu
são:. Rios Tamanduá, São João e Córrego Carimã (FOZ DO IGUAÇU, 2006).
O clima é subtropical úmido mesotérmico, classificado por Köppen como
Cfa. A temperatura média é superior a 22°C anual sendo de 40º C para as máximas
e 0º C para as mínimas. As chuvas costumam ser bem distribuídas durante o ano,
com uma pequena redução no inverno, e a precipitação média anual varia em torno
dos 1800 mm, sendo o mês de maio o de maior precipitação e os meses de março e
agosto são menos chuvosos (FOZ DO IGUAÇU, 2006).
O Município de Foz do Iguaçu ocupa a porção oeste do terceiro planalto
ou planalto de Guarapuava. Nesta região, predomina vertentes levemente
onduladas, voltadas predominantemente para o sudoeste, confluência dos dois
maiores rios: Paraná e Iguaçu (FOZ DO IGUAÇU, 2006).
O solo do município é caracterizado, em sua maioria, por solos de textura
argilosa profundo, originado da decomposição de rochas basálticas, do tipo
Latossolo Roxo Distrófico e Eutrófico, abrangendo a maior parte do município;
Podzólico Vermelho-Amarelo Eutrófico que se estende no sentido norte-sul, dentro
da área urbana, desde a barragem de Itaipu, até as proximidades do principal eixo
de desenvolvimento, a Avenida Juscelino Kubitschek (FOZ DO IGUAÇU, 2006).
- O substrato aflorante do município é composto por uma sucessão de
cerca de cinco derrames superpostos de lavas básicas, capeados pelos produtos de
intemperismo, os solos laterizados avermelhados. Esses têm espessura dependente
da topografia e da evolução geomorfológica.
- Em regiões altas predominam os Latossolos Roxos e nas encostas com
declividade
pouco
acentuada,
predominam
a
Terra
Roxa
Estruturada.
Excepcionalmente, ao longo de segmentos do leito das drenagens menores,
ocorrem solos de cobertura originados pela pequena declividade local, que provoca
a saturação e hidromorfização.
- Os Latossolos Roxos são solos não hidromórficos, bem intemperizados,
profundos e porosos, com alto teor de ferro. Pertencem às espécies caulínítica, o
que lhes confere maior plasticidade e pegajosidade que os Latossolos roxos típicos.
Devido a essas características, assemelha-se à terra roxa, compactando-se com
facilidade, processo agravado pelos altos teores de argila e deficiência de matéria
orgânica (FOZ DO IGUAÇU, 2006).
25
Os solos de várzea, localizados nas regiões mais baixas e aplainadas,
estão relacionados ao hidromorfismo, sendo derivados de sedimentos coluvioaluviais (FOZ DO IGUAÇU, 2006).
3.2 IMPLANTAÇÃO DO EXPERIMENTO
3.2.1 Escolha do Local
O Loteamento Conjunto Libra I, foi escolhido para a implantação do
experimento por estar entre os 91 loteamentos existentes na bacia do Rio M’Boicy
que tem a área de 25,28 km² e está totalmente inserida no quadro urbano podendo
ser verificado na Figura 3. Os acidentes naturais como enchentes ocorrem
geralmente a jusante do Conjunto Libra.
Figura 3: Bacia hidrográfica do Rio M’Boicy, inserida no quadro urbano de Foz do Iguaçu, 2008.
Fonte: Secretaria Municipal de Planejamento Urbano
O loteamento foi implantado no ano de 1978, com residências de
26
tamanho padrão e inferior a 70,00 m², que ao longo dos anos foram ampliadas,
restando apenas algumas unidades com as dimensões de origem. Nas mesmas
condições do Conjunto Libra I, foram implantados posteriormente outros loteamentos
com as características idênticas, sendo eles o Cohapar I, Cohapar II, Vila Militar,
Conjunto Libra II, III e IV, todos na área da Bacia do Rio M’Boicy. Na Figura 4 pode
ser verificado a ocupação da Bacia Hidrografica, onde existem ainda vários vazios
urbanos
e
sofrerão
a
ocupação
e
como
consequência
aumento
da
impermeabilização.
Figura 4: Localização da Bacia Hidrográfica do Rio M’Boicy, 2010.
Fonte: Google Earth - Adaptação
O loteamento Conjunto Libra I, está situado na parte norte, às margens do
Rio M’Boicy, estando os lotes locados a uma distância que varia entre 30,0 metros
até 50,0 metros de sua margem.
3.2.2 Solo do Local
A análise do terreno do Conjunto Libra I se assemelha com a análise do
27
laudo geológico/geotécnico realizado para a implantação de loteamento Vila
Toscana localizado próximo do Rio M’Boicy e encontra-se no processo de
aprovação do mesmo nos arquivos da Prefeitura Municipal.
Conforme estudo o terreno é composto de dois tipos de materiais
inconsolidados: um solo residual maduro argiloso e um solo coluvial argiloso.
Foi identificado nas partes mais elevadas do terreno, à presença de um
solo residual maduro argiloso, apresentando um Horizonte B com uma coloração
arroxeada a avermelhada, profundo, plástico, poroso e permeável, classificado
através do Sistema Brasileiro de Classificação Pedológica como Latossolo Roxo
(Terra Roxa), com uma espessura média de 4,00 (quatro) metros. A partir dessa
profundidade ele começa progressivamente a se transformar em um solo litólico
(horizonte C) que se caracteriza pelos fragmentos de rocha intemperizadas, ou não,
em meio a uma matriz argilosa. A Figura 5 mostra o corte no solo onde pode ser
visto o latossolo.
Figura 5: Corte no terreno mostrando a presença do solo Latossolo.
Fonte: Junior (2010)
Segundo Junior (2010), em estudos realizados em Foz do Iguaçu os
coeficientes de permeabilidade obtidos nos solos argilosos maduros proveniente da
alteração da rocha basáltica são da ordem de 10
-3
a 10
-4
cm³/s. Os elevados
valores obtidos estão relacionados por esses solos serem ricos em óxido de ferro e
28
alumínio, onde a disposição das partículas em agregados mais arredondados
garante boa permeabilidade, apesar do elevado teor de argila.
Na partes mais planas e perto das margens dos Rios M’Boicy foi
encontrado um solo coluvial argiloso, bastante raso, de coloração avermelhado,
granulometria fina, poroso e plástico, com uma espessura média de 0,50 metros. A
partir desta profundidade é identificado a presença de um solo de coloração
acinzentada, granulometria fina, bastante plástico e saturado.
O manto intemperismo, (regolito) na área mais elevada é de 6,0 metros e
na parte mais baixa a com a presença deste solo é de aproximadamente 3,0 metros.
O lençol freático está a uma profundidade de 3,0 metros, verificado
através de dois poços cacimba, localizados próximo, um na Rua Capibaribe e outro
na Rua Mané Garincha, estando eles situados na cota de 187,8 m de altitude, sendo
a mais próxima da cota onde está implantado o experimento.
3.2.3 Instalação do Sumidouro de Águas Pluviais
O sistema de retenção de água da chuva (sumidouro) para fins de
recarga freática foi instalado no imóvel localizado na Rua Itauna, 780 - Bairro
Conjunto Libra I, Município de Foz do Iguaçu – PR, situado na bacia do Rio M’Boicy.
O loteamento possui lotes padronizados e dotado de infra-estrutura como
rede de esgoto, ruas com pavimentação asfáltica e com galerias pluviais, onde
existe boca de lobo somente na extremidade mais baixa das quadras.
Para a determinação do comprimento do reservatório para retenção da
água da chuva, por não haver em literatura e por ser oobjetivo do estudo foi utilizado
a razão de 1/3 da frente do imóvel que é de 12,0 metros, o que corresponde a 4,0
metros a área do reservatório.
Na parte mais baixa do loteamento e local da implantação do
experimento, encontra-se o lençol freático a uma profundidade de 3,0 metros, o que
motivou a disposição de forma horizontal do sumidouro para a utilização do solo
como meio filtrante da água da chuva coletada no telhado.
Foi demarcado no solo 0,75 m x 4,80 m, local da escavação para a
29
implantação do reservatório, sendo escavado na profundidade de 0,70 m, deixando
o fundo da vala o mais próximo do nível possível, para que a distribuição da água
seja uniforme e realizado o teste de percolação.
A Figura 6, mostra a localização do lote onde foi implantado o sumidouro
e onde está o leito do Rio M”Boyci.
Figura 6 : Local da implantação do experimento na Rua Itauna, 780 - Conjunto Libra I.
Fonte: Adaptação do Google Earth, 2010
.
O fundo da vala que após sofrer uma escarificação, para evitar que
ficasse partes compactadas pelo ato da escavação, recebeu uma camada de 0,05 m
de pedra brita nº 1, preparando o local para o recebimento das manilhas que
compõe o reservatório.
Para a formação do reservatório utilizou-se 04 manilhas de concreto com
0,60 m de diâmetro por 1,0 m de comprimento e espessura de 0,06 m, cortados ao
meio de forma longitudinal e conhecidos comercialmente como meio tudo. O qual
ficou com um volume interno total de 0,5656 m³.
A Figura 7.mostra as dimensões das manilhas com o raio e que é de 0,30
m e a base a qual permite a infiltração bem como o volume reservado no sumidouro
horizontal.
30
Figura 7: Medidas da base do corte do meio tubo, e raio de 0,30 m e com comprimento de 4,0 m.
As 4 manilhas foram colocadas na vala sobre a pedra brita e as duas
extremidades foram fechadas com tijolos de 5 x 8 x 23 cm e que possuem 21 furos
com seção de 2cm
x 2cm, que permitem a entrada da água da chuva no
reservatório.
A formação do reservatório pode ser verificado na Figura 8, onde mostra
a vala escavada, o fundo da vala com a camada de pedra brita, as manilhas
colocadas na vala pra a formação do reservatório e o local após a implantação do
sumidouro.
Figura 8: Etapas da implantação do sumidouro sendo A - a vala aberta para compor o sumidouro, B fundo vala com camada de pedra brita pronta para receber as manilhas, C - as manilhas
colocadas no sumidouro, formando a área do reservatório e a D - vista do local onde esta
o sumidouro, 2010.
31
O área do sumidouro ocupada pelas manilhas é de 4,0 m e 0,40 m em
cada lado, local do abastecimento do mesmo, e preenchido com pedra brita.
As duas extremidades servem de entrada da água no sumidouro, sendo
que o abastecimento do mesmo é feito através de canos de PVC DN100 que estão
ligados nas calhas que coletam a água da chuva na cobertura da residência.
Na extremidade da tubulação que fica entre o solo e as manilhas colocouse um joelho de PVC DN100 e posicionado tijolos em volta, de forma a ficar a área
livre para o recebimento da água na ponta da tubulação e envolta dos tijolos foi
colocado pedra brita nº 1, completando o espaço existente. Local este onde a água
oriunda do telhado escoara para dentro do meio tubo através dos furos dos tijolos.
3.2.4 Teste de Percolação
A percolação é o movimento subterrâneo da água através do solo,
especialmente nos solos saturados ou próximos da saturação. O teste de percolação
representa o número de litros de água que 1,0 m² de área de infiltração do solo é
capaz de absorver em um dia.
A metodologia utilizada para a realização do teste de percolação, segue
os passos contidos no Manual de Saneamento da Fundação Nacional de Saúde e
foi utilizado o Gráfico da Figura 9, para determinar coeficiente de percolação.
Figura 9: Gráfico para determinar coeficiente de percolação
Fonte:Capitulo 3 do Manual de Saneamento da Fundação Nacional de Saúde
32
Para o teste de percolação no fundo da vala foi realizado uma seção
quadrada de 0,30 m por 0,30 m de profundidade, sendo raspados tanto os lados
como o fundo para que fique áspero, após foi colocado uma camada de 0,05 m de
pedra brita no fundo.
A seção foi mantida cheia por 4 horas, após esse período foi aguardada a
infiltração de toda água e preenchido novamente com água até os 15 cm da régua
graduada e marcado o tempo para baixar 1 cm na régua, os 2º e 3º testes foram nos
dias subsequentes.
Para obtenção dos resultados do Teste de Percolação (TP) foi utilizado o
gráfico de determinação de coeficiente de infiltração, e registrados com TP1, TP2 e
TP3 sendo um para cada teste e estes estão como Apêndice 1, 2 e 3
respectivamente.
Permeabilidade é a propriedade que os solos tem de permitir o
escoamento de água através dos seus vazios. A sua avaliação é feita através do
coeficiente de permeabilidade.
Coeficiente de permeabilidade é um índice que expressa a facilidade ou a
dificuldade da água se deslocar por entre os vazios de um solo com certa
velocidade, geralmente expresso, em cm/s.
Os resultados encontrados nos testes de percolação estão descritos na
Tabela 1, sendo que estes foram realizados no fundo do sumidouro, antes da
colocação das manilhas que formaram o reservatório. O primeiro teste em relação
ao terceiro teve um coeficiente de infiltração maior, por não estar totalmente
saturado. Sendo considerado com coeficiente de infiltração, para o solo onde está
implantado o sumidouro, o resultado obtido no terceiro teste o qual foi o coeficiente
de infiltração de 55,05 L m-2 dia-1.
Tabela 1 – Testes de percolação realizados
Teste
Data
Tempo p/ infiltrar 1 cm
TP1
06/09/2010
5’ 50”
TP2
07/09/2010
6’ 08”
TP3
08/09/2010
6’ 25”
Coeficiente
59,03 L m-2 dia-1
56,97 L m-2 dia-1
55,05 L m-2 dia-1
O teste de percolação foi realizado no fundo da vala antes da colocação
das manilhas como pode ser visto na Figura 6, onde no quadro A pode ser visto a
vala, no quadro B a seção quadrada com a régua de 30 cm na lateral e no quadro C
33
a seção cheia de água no início do teste.
Figura 10: Teste de percolação – Quadro A seção no fundo da vala, Quadro B seção com 5 cm de
pedra brita e com a régua de 30 cm e Quadro C seção cheia de água, 2010
Com a seção quadrada de 30 cm e o tempo de 385 segundos gastos para
infiltrar 1 cm marcados na régua graduada, o coeficientes de permeabilidade “K”
para o solo do local é de 2,33 10-6 m³ s-1.
Capacidade de infiltração é a taxa máxima de entrada de água no interior
do solo, sob determinadas condições. As dimensões tanto da velocidade como da
capacidade de infiltração, são (L/T), sendo usual o mm/h e cm/h.
3.3 ÁREA DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA
O imóvel possui uma área total de 300 m², sendo parte edificado e parte
do mesmo com cobertura de grama. Para o desenvolvimento do estudo utilizou-se
somente a área correspondente ao telhado como área de captação da água para
34
infiltração no sumidouro.
O telhado existente no imóvel possui uma área de 145 m², e nas
extremidades foi instalada uma calha para coletar a água da chuva que através de
canos de PVC DN100 é conduzida ao sumidouro.
3.4 MEDIÇÕES
A medição da água precipitada realizou-se sempre que houve ocorrência
de chuvas, através de um pluviômetro, fixado no local, visto na Figura 7, o qual tem
a forma de cunha e fornece a leitura direta em milímetros, fabricado pela J.Prolab –
Industria e Comércio de produtos para Laboratórios e patenteado sobe n° 7101820-4
e fornecido pela Cooperativa Agroindustrial Lar.
Figura 11: Pluviômetro instalado no imóvel, 2010
O pluviômetro foi instalado no dia 01 de setembro de 2010 e a partir
dessa data quando ocorreram chuvas a leitura do volume precipitado foi realizado no
intervalo entre 7 e 8 horas. O pluviômetro corresponde a leitura realizada em
35
milímetros o que corresponde em litros por metro quadrado.
3.5 VERIFICAÇÃO DO NÍIVEL DE ÁGUA RETIDA NO RESERVATÓRIO
Para realizar a verificação do nível do volume de água acumulado no
reservatório para posterior infiltração foram instalados 3 pontos de verificação com a
finalidade de fazer as leituras do nível da água dentro do mesmo.
Os pontos de verificação são compostos por canos de PVC DN25, estes
com 6 furos na parte inferior e estão localizados nas extremidades e no centro do
reservatório. As medições foram feitas com uma estaca colocada dentro do tubo e
após com o auxilio de um escalímetro na escala 1:100 obteve-se a leitura do nível
de água dentro do reservatório.
3.6 TESTE DA CAPACIDADE TOTAL DO SUMIDOURO
Para analisar a capacidade do sumidouro, e por não haver metodologia
descrita em literatura para o protótipo, adotou-se o procedimento para o enchimento
do sumidouro onde foram anotados o volume de água e o tempo gasto para seu
total enchimento e anotado o tempo gasto para a infiltração total da água.
No dia 03 de outubro foi colocado água no reservatório até encher
completamente, onde foi necessário 2,0164 m³ no tempo de 54 minutos, passados
30 minutos do enchimento completo, foi realizado nova verificação do volume de
água no reservatório onde restavam 0.3848 m³ ou sejam 17 cm. Para a infiltração de
toda a água retida no reservatório foram necessários 110 minutos.
Após completa infiltração da água retida no reservatório foi novamente
enchido o mesmo, onde foram gastos 50 minutos e o volume de 1,8487 m³, sendo
acompanhado o tempo gasto para o rebaixamento até o nível obtido após os 30
minutos no primeiro enchimento os mesmos 17 cm de água, sendo que foram
necessários 33 minutos para atingir o mesmo nível e a infiltração total ocorreu aos
126 minutos.
36
Após ser realizado a verificação ocorreu precipitação de 56 mm (período
de 20 horas do dia 03 de outubro as 17 horas do dia 04 de outubro de 2010), no dia
05 de outubro após 24 horas do fim da precipitação foi realizado novamente o
procedimento de enchimento do reservatório onde foram necessários 48 minutos e
um volume de 1,6122 m³.
Como a área que contribui para o enchimento do reservatório é de 145,00
m², no primeiro procedimento de enchimento corresponde a uma precipitação de
13,9 mm em 54 minutos. No segundo procedimento de enchimento corresponde a
uma precipitação de 12,75 mm em 50 minutos e o terceiro enchimento com o solo já
mais saturado corresponde a uma precipitação de 11,12 mm em 48 minutos.
37
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após a implantação do protótipo a água da chuva precipitada sobre o
telhado do imóvel foi totalmente infiltrada no solo através do sumidouro.
Conforme pode ser verificado na Tabela 2 no mês de setembro ocorreu
um total de precipitação de 121 mm, e no mês de outubro de acordo com a Tabela 3
um total de 295 mm conforme verificação realizada no local onde está instalado o
sumidouro, o que corresponde a um volume de água de 17,545 m³ que foram
infiltrados no solo e captados da área coberta de 145 m².
Tabela 2 – Precipitação registradas no mês de setembro de 2010
Mês de Setembro
Dia
Precipitação (mm)
11
8
14
35
22
10
23
46
26
5
28
17
Total
121
Tabela 3 – Precipitação registradas no mês de outubro de 2010
Dia
1
4
5
7
17
22
23
30
31
Total
Mês de Outubro
Precipitação (mm)
21
20
36
68
5
25
20
85
15
295
No dia 22 de setembro às 16 horas foi verificado um volume de 0,2356 m³
no reservatório sendo que a maior parte do volume precipitado ocorreu antes da
verificação no sumidouro e o total de chuva em 24 horas foi de 45 mm.
No dia 7 de outubro em 4 horas ocorreu uma precipitação de 60 mm e na
terceira hora após o início da chuva foi verificado no reservatório um volume de
38
0,28m³.
Com a implantação do sumidouro no imóvel a água da chuva ficou retida
e infiltrada no mesmo, onde foi evitado o escoamento para as vias publicas, não
havendo contribuição para possíveis enchentes. A infiltração ocorrida contribuiu para
a recarga do lençol freático comprometida pela urbanização.
Através de dados oficiais fornecido pela Secretaria Municipal de
Planejamento da Prefeitura Municipal de Foz do Iguaçu, foi levando a área total de
telhado existente na quadra onde foi implantado o sumidouro e mais duas quadras
de loteamentos com características semelhantes ao Conjunto Libra I e pertencentes
a mesma bacia hidrográfica sendo eles Jardim Tarobá e Vila Militar.
Os loteamentos Conjunto Libra I e Vila Militar pelo Zoneamento
estabelecido no Plano Diretor através da Lei Complementar nº 124/2007 são
classificados com Zona Residencial de Baixa Densidade – ZR-2 e o Jardim Tarobá
como Zona Residencial de Alta Densidade – ZR-4, onde está prevista uma Taxa de
Permeabilidade, que é um percentual expresso pela relação entre a área do lote
sem pavimentação impermeável e sem construção no subsolo, e a área total do lote
ou terreno, de 12% e 15% respectivamente.
Os valores obtidos da metragem quadrada de telhado foram através da
restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995, conforme podem ser verificados
como Anexo 1, 2 e 3, sendo que após ocorreram outros vôos, mas não houve a
restituição para que fosse possível verificar o acréscimo da área coberta.
A área real dos telhados é superior a constante na Tabela 4, pois através
da restituição aerofotogramétrica não é possível determinar a inclinação do telhado,
sendo que os valores encontrados e adotados como área do telhado são somente
para fins de cálculos.
Com os dados da área das quadras, dos telhados e da precipitação,
calculou-se a projeção do volume de água recolhidos pelos telhados de cada quadra
para os meses de setembro e outubro. Na Tabela 4 estão apresentados os dados
de três quadras sendo uma do Jardim Tarobá, uma da Vila Militar e outra Conjunto
Libra I, e o resultado do cálculo do volume de água resultante dos telhados tendo
como base nos dados pluviométricos coletados no imóvel onde foi instalado o
sumidouro.
39
Tabela 4 - Dados dos loteamentos, área da quadra, área de telhado na quadra e o
volume calculado para o mês de setembro e outubro tendo como
referencia os mm de chuva precipitado no local do experimento
Loteamento
Área (m²)
Volume (Litros)
Quadra
Telhado
Set (121mm)
Out (295mm)
(Total Set - Out)
Jardim Tarobá
6.673,20
3.112,43
376.604.03
918.166,85
1.294.770,88
Vila Militar
4.285,17
2.073,20
250.857,20
611.594,00
862.451,20
Conj. Libra I
9.764,40
4.429,79
535.957,40
1.306.788,05
1.842.792,64
A metragem dos telhados e das quadras bem como o cálculos
correspondentes para cada mês estão como Apêndice 4, 5 e 6.
O volume de água calculado para os telhados das 3 quadras dos
loteamentos constantes na Tabela 4 correspondem a 2.836 m³ no mês de Setembro
e 4.000 m³ no mês de Outubro, sendo que esses valores foram obtidos
considerando a cobertura existente no ano de 1995, havendo alterações na mesma
para mais, porém não existem dados oficiais atuais.
No
estudo
realizado
por
Nascimento
et
al.
(2007),
para
o
dimensionamento do sistema de reservação e infiltração foi adotado uma área de
captação de 30m x 3,5m =105 m² da pista de rolamento de uma rua no Centro
Politécnico da UFPR e outro instalado na Rua Presidente Wilson, bairro Uberaba ,
em Curitiba, sendo que foi dimensionado para reter 2,1 m³
e o sistema foi
implantado de forma vertical utilizando dois tubos de concreto com diâmetro de
1,20m e com o fundo preenchido com 30 cm de pedra brita, permitindo o
armazenamento de 2,26 m³ para a infiltração em um período de 12 dias no solo com
coeficiente de permeabilidade de 21 L m-2 dia-1. Já no sistema horizontal foram
utilizados 4 meio tudo de 0,60 m de diâmetro, obtendo assim uma área de infiltração
de 2,40 m² e a área de captação de 145 m² e pelos experimentos realizados o tempo
gasto para a infiltração foi de 110 minutos no solo com coeficiente de
permeabilidade de 55,05 L m-2 dia-1.
O sumidouro horizontal mostrou-se eficiente para a infiltração da água
captada no telhado e o dimensionamento usado foi suficiente para suportar todas as
chuvas ocorridas durante os meses de setembro e outubro de 2010, sem haver o
transbordo do sistema.
Para evitar o entupimento dos espaços que proporcionam a infiltração,
pelo material fino transportado para dentro do sumidouro é importante e necessário
40
a utilização de filtro de material de geotêxtil, o que no sistema implantado não foi
utilizado.
Como Montes (2009) comentou que o gerenciamento de forma planejada
e sustentável das águas pluviais evita vários problemas como enchentes,
inundações, enxurradas e consequente contaminação dos rios dentre outros. O
sistema de sumidouro horizontal atende a esse propósito de sustentabilidade com a
diluição da responsabilidade de gerenciamento do escoamento superficial promovido
pela ocupação urbana, permitindo a infiltração da água no solo o que faz parte do
ciclo hidrológico e é impedido pela ocupação por edificações.
Para Tucci (2003) deve ser desenvolvido o Plano Diretor de Drenagem
Urbana utilizando medidas não-estruturais como a legislação e medidas estruturais
por sub-bacias, esses são projetos que vêm a promover a detenção ou retenção do
escoamento superficial. O sumidouro implantado demonstrou ser uma estrutura de
controle na fonte e que pode trazer benefícios para a infra-estrutura urbana com a
redução do escoamento das águas nas vias públicas.
41
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O funcionamento do sumidouro residencial mostrou-se eficiente para a
infiltração da água da chuva no solo do local de implantação e regime de chuvas a
que foi submetido em Foz do Iguaçu - PR.
O sumidouro dimensionado atendeu a necessidade, não ocorrendo o seu
enchimento
por
ocasião
das
chuvas.
Para
um
melhor
dimensionamento
considerando as condições do local e as características do solo sugere-se que
sejam realizados mais estudos.
42
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46
ANEXOS
47
Anexo 1
Quadra do Conjunto Libra I
Restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995, fornecidos pela Secretaria Municipal
de Planejamento Urbano.
48
Anexo 2
Quadra do Loteamento Jardim Tarobá
Restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995, fornecidos pela Secretaria Municipal
de Planejamento Urbano.
49
Anexo 3
Quadra do Loteamento Vila Militar
Restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995, fornecidos pela Secretaria Municipal
de Planejamento Urbano.
50
APÊNDICES
51
APÊNDICE 1
Teste de percolação realizado no fundo do sumidouro, no dia 06 de setembro de
2010.
Teste de Percolação: TP-01
Tempo de duração: 5 (cinco) minutos e 50 (cinquênta) segundos (5,8)
Coeficiente de infiltração:
490
5,8 2,5
,
59,03 / ²/
52
APÊNDICE 2
Teste de percolação realizado no fundo do sumidouro, no dia 07 de setembro de
2010.
Teste de Percolação: TP-02
Tempo de duração: 6 (seis) minutos e 08 (oito) segundos (6,1)
Coeficiente de infiltração:
490
6,1 2,5
,
56,97 / ²/
53
APÊNDICE 3
Teste de percolação realizado no fundo do sumidouro, no dia 08 de setembro de
2010.
Teste de Percolação: TP-03
Tempo de duração: 6 (seis) minutos e 25 (vinte e cinco) segundos (6,4)
Coeficiente de infiltração:
490
6,4 2,5
,
55,05 / ²/
54
APÊNDICE 4
Levantamento da área de telhado de uma quadra do Loteamento
Conjunto Libra I. Dados obtidos através da restituição aerofotogramétrica do vôo de
1995, fornecidos pela Secretaria Municipal de Planejamento Urbano.
Volume de água calculado sobre o telhado das edificações de uma
quadra do Loteamento Conjunto Libra I com área total de 9.764,4 m² e área de
telhado de 4.429,79 m²:
- Mês de setembro 2010 (121 mm) = 535.957,40 litros = 535, 96 m³
- Mês de outubro 2010 (295 mm) = 1.306.788,05 litros = 1.306,78 m³
Adaptação da restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995
55
APÊNDICE 5
Levantamento da área de telhado de uma quadra do Loteamento Jardim
Tarobá. Dados obtidos através da restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995,
fornecidos pela Secretaria Municipal de Planejamento Urbano.
Volume de água calculado sobre o telhado das edificações de uma
quadra do Loteamento Jardim Tarobá com área total de 6.673,2 m² e área de
telhado de 3.112,43 m²:
- Mês de setembro 2010 (121 mm) = 376.604.03 litros = 376,6 m³
- Mês de outubro 2010 (295 mm) = 918.166,85 litros = 918,17 m³
Adaptação da restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995
56
APÊNDICE 6
Levantamento da área de telhado de uma quadra do Loteamento Vila
Militar. Dados obtidos através da restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995,
fornecidos pela Secretaria Municipal de Planejamento Urbano.
Volume de água calculado sobre o telhado das edificações de uma
quadra do Loteamento Vila Militar com área total de 4.285.17 m² e área de telhado
de 2.073,38 m²:
- Mês de setembro 2010 (121 mm) = 250.857,20 litros = 376,6 m³
- Mês de outubro 2010 (295 mm) = 611.647,1 litros = 611,64 m³
Adaptação da restituição aerofotogramétrica do vôo de 1995.