UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO
GRANDE DO SUL – UNIJUI
LUIZ CARLOS MITTELSTADT JÚNIOR
ÁGUAS PLUVIAIS E DRENAGEM URBANA: INFLUÊNCIA DE
RESERVATÓRIOS DE DETENÇÃO NO CONTROLE DE VAZÕES
Santa Rosa
2014
LUIZ CARLOS MITTELSTADT JÚNIOR
ÁGUAS PLUVIAIS E DRENAGEM URBANA: INFLUÊNCIA DE
RESERVATÓRIOS DE DETENÇÃO NO CONTROLE DE VAZÕES
Trabalho
de
Engenharia
Conclusão
Civil
de
Curso
apresentado
de
como
requisito parcial para obtenção do grau de
Engenheiro Civil.
Orientador: Giuliano Crauss Daronco
Santa Rosa
2014
LUIZ CARLOS MITTELSTADT JÚNIOR
ÁGUAS PLUVIAIS E DRENAGEM URBANA: INFLUÊNCIA DE
RESERVATÓRIOS DE DETENÇÃO NO CONTROLE DE VAZÕES
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título
de BACHAREL EM ENGENHARIA CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor
orientador e pelos membros da banca examinadora.
Santa Rosa, 11 de Dezembro de 2014
Prof. Giuliano Crauss Daronco
Doutor pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Orientador
Prof. Eder Claro Pedrozo
Coordenador do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ
BANCA EXAMINADORA
Prof. Giuliano Crauss Daronco (UNIJUÍ)
Doutor pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Prof. Fernando Wypyszynski (UNIJUÍ)
Dedico esse trabalho em especial aos meus
pais que estiveram sempre presente em todos os momentos da minha vida.
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais Teresinha e Luiz Carlos por estarem presentes em todos os
momentos importantes da minha vida, me ajudando a superar todas as dificuldades,
acreditando em todas as decisões que tomei e todos os ensinamentos que guardarei
para sempre na minha vida.
Ao meu orientador, professor Giuliano Crauss Daronco que dedicou bastante
tempo dando sugestões, críticas e em geral me ajudando a realizar todo o trabalho.
A todos os professores envolvidos na minha caminhada em direção ao meu
sonho por me transmitirem seus conhecimentos e me instigarem a sempre buscar mais
conhecimentos.
O sucesso é uma consequência e não um objetivo.
Gustave Flaubert
RESUMO
MITTELSTADT JÚNIOR, Luiz Carlos. Aproveitamento de águas pluviais e drenagem
urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões. 2014.
Trabalho de Conclusão de Curso – Departamento de Ciências Exatas e Engenharias,
DCEEng, UNIJUÍ, Santa Rosa, 2014.
A falta de planos municipais de drenagem urbana em conjunto com a elevada taxa de
impermeabilização devido ao aumento desenfreado da urbanização vem causando um
grande número de inundações e enchentes nas cidades e consequentemente grandes
prejuízos a várias famílias. Nos últimos anos vem sendo pesquisadas e sendo postas
em prática várias medidas de controle de escoamento com o intuito de deixar para trás
o pensamento de levar toda a água pluvial a jusante da bacia. Boa parte dessas
medidas já são largamente empregadas em outros países e inclusive em alguns
estados do Brasil. Com intenção de melhorar a qualidade de drenagem urbana tentar e
trazer novas soluções para os problemas, este trabalho tem como objetivo dissertar
sobre reservatórios de detenção. Através de análise de vazões e volume produzido por
chuvas serão avaliados os benefícios produzidos por esses reservatórios e a sua
influência como controle de escoamento superficial sobre a vazão de enchentes. Para
tal, foi escolhida uma bacia da cidade de Santa Rosa e através de imagens de satélite e
dos dados hidrológicos existentes da cidade foi realizado os cálculos necessários para
transformar a chuva em escoamento superficial, calculos de vazão e volume de água, e
por fim calcular os volume dos reservatórios obtendo assim, na analise final as
eficiência e benefício produzidos por ele.
Palavras-chave: drenagem urbana; reservatório de contenção; inundações;
ABSTRACT
MITTELSTADT JÚNIOR, Luiz Carlos. Aproveitamento de águas pluviais e drenagem
urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões. 2014.
Trabalho de Conclusão de Curso – Departamento de Ciências Exatas e Engenharias,
DCEEng, UNIJUÍ, Santa Rosa, 2014.
The lack of municipal urban drainage systems plans in conjunction with the high level of
waterproofing due to the rampant increase in urbanization is causing a lot of flooding in
cities and consequently great material loss, and sometimes human loss to many
families. In recent years has been researched and putting into action various measures
of flood control in order to leave behind the thought of taking all the rain water
downstream of the basin. Most of these measures are already widely used in other
countries and even in some states of Brazil. Intended to improve the quality of urban
drainage and try to bring new solutions to urban drainage in the city, this paper aims to
elaborate on detention reservoirs. Through analysis of streamflow and rainfall volume
produced will be evaluated the benefits produced by these reservoirs and its influence
as a control runoff flow on the flood. To accomplish this will be chosen a bowl from
Santa Rosa who has a high degree of waterproofing and through satellite images and
existing hydrological data of the city the necessary calculations to transform the rain in
runoff and calculate the volumes of the reservoirs and their efficiency and benefit.
Keywords: urban drainage; detention reservoirs; Floods.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Processos que ocorrem numa área urbana (Hall, 1984) ..................... 21
Figura 2 - Santa Rosa.......................................................................................... 24
Figura 3 - Bacia Hidrográfica U30 - TURVO / SANTA ROSA / SANTO CRISTO 25
Figura 4 - Perimetro Urbano de Santa Rosa e os cursos d'agua que o cruzam .. 26
Figura 5 - Trechos da macrodrenagem tradicionalmente inundáveis .................. 28
Figura 6 - Hidrograma e Hietograma ................................................................... 31
Figura 7 - Hidrograma Triangular do método Racional ........................................ 35
Figura 8 - Tempo de concentração. Métodos mais frequentemente utilizados. ... 36
Figura 9 - Delineamento da pesquisa .................................................................. 39
Figura 10 - Bacia do Arroio Pessegueirinho ........................................................ 40
Figura 11 - Área escolhida para o Estudo ........................................................... 42
Figura 12 - Divisão de Bairros de Santa Rosa na Área Estudada ....................... 43
Figura 13 - Pluviometro ....................................................................................... 44
Figura 14 - Pluviografo ........................................................................................ 44
Figura 15 - Curva IDF e parâmetros para Santa Rosa ........................................ 46
Figura 16 - Imagem reduzida da parte da bacia .................................................. 47
Figura 17 - Tamanho da imagem comparada com o total da bacia ..................... 48
Figura 18 - Trecho do Talvegue Principal e sua Inclinação ................................. 51
Figura 19 - Hidrograma Pré-Urbanização ............................................................ 54
Figura 20 - Hidrograma Pós-Urbanização ........................................................... 54
Figura 21 - Porcentagem das áreas da bacia estudada ...................................... 56
Figura 22 - Taxa de Ocupação dos Terrenos e Quadras .................................... 57
Figura 23 - Habitações nas proximidades do Arroio Pessegueiro ....................... 58
Figura 24 - Relação da Vazão Produzida ............................................................ 59
Figura
25
-
Hidrograma
comparativo
entre
as
Chuvas
Pré
e
Pós
Desenvolvimento Urbano ............................................................................................... 60
Figura 26 - Áreas verdes próximas ao ponto de interesse no Arroio Pessegueiro
....................................................................................................................................... 62
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Municipios, total e com sistemas de drenagem urbana subterraneo,
por tipo de rede coletora – 2000/2008............................................................................ 19
Tabela 2 - População Urbana e Rural Brasileira ................................................. 20
Tabela 3 - Dados Referentes as sub-bacias presentas na área de Santa Rosa . 25
Tabela 4 - Valores do Coeficiente C (ASCE, 1969) ............................................. 34
Tabela 5 - - Postos Pluviométrico em operação em Santa Rosa ........................ 45
Tabela 6 - Média de Precipitações da região de Santa Rosa .............................. 46
Tabela 7 - Relação entre áreas da bacia ............................................................. 49
Tabela 8 - Vazões Encontradas .......................................................................... 59
LISTA DE SIGLAS
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
BNH
Banco Nacional de Habitação
IBGE
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
MMA
Ministério do Meio Ambiente
NBR
Norma Brasileira Revisada
PMSB
Pesquisa Municipal de Saneamento Básico
PNSB
Pesquisa Nacional do Saneamento Básico
SEMA
Secretaria do Meio Ambiente
SuDs
Sustainable Drainage System; Sistemas urbanos de Drenagem
sustentável
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ...................................................................................... 13
1.1
Motivação ............................................................................................ 13
1.2
Problema.............................................................................................. 14
1.2.1
Questões de Pesquisa .......................................................................... 14
1.2.2
Objetivos ............................................................................................... 14
1.3
Delimitação:......................................................................................... 15
2
DRENAGEM URBANA......................................................................... 16
2.1
Histórico da Drenagem urbana .......................................................... 16
2.2
Conceitos e Atualidades .................................................................... 18
2.2.1
Urbanização .......................................................................................... 19
2.2.1.1
Impacto no Ciclo Hidrológico: ............................................................... 21
2.2.1.2
Impacto sobre o sistema aquatico ........................................................ 22
2.2.1.3
Controles na Macrodrenagem: .............................................................. 22
2.3
Drenagem Urbana de Santa Rosa...................................................... 23
2.3.1
Informações Gerais ............................................................................... 23
2.3.2
Microdrenagem ..................................................................................... 26
2.3.3
Macrodrenagem .................................................................................... 27
2.3.4
Histórico de Inundações:....................................................................... 27
3
SUDS E RESERVATÓRIOS DE DETENÇÃO ...................................... 29
3.1
Reservatórios de Captação: ............................................................... 31
3.1.1
Dimensionamento ................................................................................. 32
3.1.1.1
Método Racional ................................................................................... 33
3.1.2
Intensidade da Chuva ........................................................................... 34
3.1.3
Coeficiente de Perdas (C) ..................................................................... 34
4
METODOLOGIA ................................................................................... 37
4.1
Classificação da Pesquisa ................................................................. 37
4.2
Delineamento ...................................................................................... 37
5
DESENVOLVIMENTO .......................................................................... 40
5.1
Escolha da Bacia Hidrográfica .......................................................... 40
5.2
Características da Bacia escolhida para o estudo ........................... 40
5.2.1
Características principais da área escolhida ......................................... 42
5.3
Dados Pluviométricos ........................................................................ 44
5.4
Áreas Impermeabilizadas ................................................................... 47
5.5
Intensidade da Chuva ......................................................................... 49
5.5.1
Tempo de Concentração....................................................................... 49
5.5.1.1
Comprimento do talvegue principal da bacia ........................................ 50
5.5.1.2
Inclinação do Talvegue e diferença das cotas de altura ....................... 50
5.5.2
Calculo da Intensidade da Chuva ......................................................... 52
5.6
Vazão Atual da Bacia .......................................................................... 52
5.7
Vazão da Bacia sem áreas impermeabilizadas ................................ 53
5.8
Hidrogramas ........................................................................................ 53
5.8.1
Hidrograma Pré-Urbanização ............................................................... 53
5.8.2
Hidrograma Pós-Urbanização ............................................................... 54
5.9
Dimensionamento dos SUDs ............................................................. 55
6
ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................................................ 56
6.1
Mapeamento das áreas....................................................................... 56
6.2
Vazões e Volumes ............................................................................... 59
6.3
Reservatórios de Detenção ................................................................ 61
7
CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................. 64
REFERÊNCIAS ................................................................................................... 66
Anexo A – áreas de telhados, calçadas e Ruas .............................................. 68
13
1 INTRODUÇÃO
Devido ao crescimento das cidades, o nível de impermeabilização das áreas
urbanas acaba se tornando muito alto. Esse fato em conjunto com a falta de planos
urbanos de drenagem, gerência inadequada e filosofia errônea dos projetos de
engenharia, vem causando ao longo dos anos uma elevada série de inundações e
consequentemente prejuízos muito elevados para sociedade como um todo que
poderiam ser evitados (TUCCI, 1995).
Essas inundações são um problema crônico no Brasil. (Tucci, 1995) Como
mostra a Pesquisa Nacional do saneamento básico de 2008, feita pelo IBGE que
apenas 48,8% dos municípios brasileiros declararam não apresentar algum tipo de
problema com inundação ou estrangulamento no sistema de drenagem. Dos municípios
que sofreram esses problemas, grande parte são causados pelo dimensionamento
inadequado de projetos, obstrução de bueiros e bocas de lobo, obras inadequadas,
lençol freático alto, interferências físicas no sistema de drenagem, desmatamento entre
outros.
O uso de novas técnicas de drenagem urbana, baseadas em sustentabilidade,
chamados de SuDS ( Sustainable urban Drainage Systems) começaram a surgir nos
outros países e apresentam uma série de relatos de experiências na execução dessas
iniciativas a partir de década de 1980, como mostra Argue (2002) nos grandes
progressos feitos na Austrália, Japão, Inglaterra e outros países.
Como se baseiam em sustentabilidade, esses SuDS buscam utilizar um novo
pensamento na atividade gerencial do ciclo da água no meio urbano (Argue, 2002). Os
SuDS buscam realizar o que Tucci (1995) chama de melhor drenagem que é a que
drenagem o escoamento sem produzir impactos nem no local e nem a jusante.
1.1
Motivação
A principal motivação foi o interesse pessoal na verificação do aumento de
volume produzido pela urbanização e os possíveis métodos de redução dessas vazões
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
14
de pico para a diminuição de enchentes e inundações com a utilização de novos
métodos de drenagem com pensamento sustentável ao meio ambiente e a população.
Outra motivação foi a existência de pouca informação e estudos relacionados a
esse assunto em pequenas e médias cidades, havendo a existência apenas nas
capitais dos estados e em cidades grandes.
1.2
Problema
A falta de planos de drenagem municipais, a alta impermeabilização e filosofia
errônea na execução de projetos de engenharia, objetivando drenar para longe o mais
rápido possível o escoamento, vem elevando a ocorrência e frequência de inundações
(TUCCI, 1995).
Existe uma grande quantidade de problemas de inundações urbanas que
necessitam de medidas estruturais, mas várias experiências, tanto internacionais como
nacionais, vêm mostrando que tais medidas, além de serem onerosas, não representam
por si só solução eficaz e sustentável dos problemas mais complexos de drenagem
urbana (TUCCI et al, 2009).
1.2.1 Questões de Pesquisa
Principal: Qual a influência de áreas impermáveis no aumento do escoamento
superficial e o benefício produzido por reservatórios para captação da água da chuva
quando utilizados como métodos de redução de vazões de picos em bacias urbanas
para diminuir essas vazões?
Secundário: Qual a influência do uso de reservatório de captação em relação
com as enchentes e inundação a jusante das bacias urbanas?
1.2.2 Objetivos
Principal: Avaliar o volume produzido por áreas impermeáveis criadas a partir da
expansão urbana e os benefícios produzidos por reservatórios de detenção quando
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15
utilizados para reduzir vazões de pico em bacias urbanas através do cálculo de volume
de água da chuva produzido na bacia.
Secundário: Comparar o volume que deve ser retirado das ruas e o tamanho dos
reservatórios para verificar a influência que esses reservatórios têm com enchentes e
inundações a jusante das bacias;
1.3
Delimitação:
Essa pesquisa será delimitada a apenas uma bacia hidrográfica da cidade de
Santa Rosa e aos dados hidrológicos existentes para a cidade.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
16
2 DRENAGEM URBANA
Neste capítulo será abordada uma revisão bibliográfica sobre a drenagem
urbana, buscando explicar sobre as suas origens, conceitos, atualidades, urbanização,
enchentes, tipos de drenagem existentes, métodos utilizados pelas cidades, e sobre a
drenagem urbana de Santa Rosa.
2.1
Histórico da Drenagem urbana
O ser humano sempre procurou se localizar nas proximidades de rios e assim
surgiram as primeiras cidades devido às áreas próximas geralmente serem planas e
propícias para o assentamento. Além disso, era fácil a obtenção de água, existia a
possibilidade de utilização do rio como transporte e a existência de uma maneira de
dispor os dejetos produzidos (TUCCI, 2003).
A ocorrência de inundações é um fenômeno normal da natureza, mas passaram
a ser um problema com o surgimento das cidades nas proximidades dos rios. As
famílias mais antigas, que tinham um maior conhecimento desses eventos históricos de
inundações, começaram a se instalar nas áreas mais elevadas, mas com o crescimento
dessas cidades as áreas mais baixas, propensas a inundações começaram a ser
ocupadas por famílias da classe social mais baixa que não possuíam riquezas para se
assentar em melhores lugares e com isso sofriam com inundações seguidas, sempre
perdendo todos os seus bens (TUCCI, 2003).
Então a partir do momento que o ser humano tentou controlar o meio ambiente e
a natureza na qual está inserido começaram a ser desenvolvidos sistemas de
drenagem artificiais (BUTLER e DAVIES, 2004).
Em grandes cidades de antigas civilizações como os Gregos, na cidade de
Atenas e os Mesopotâmios existem evidências arqueológicas de sistemas de drenagem
para as construções existentes (BUTLER e DAVIES, 2004).
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17
Segundo Webster (1962 apud Burian e Edwards 2002) duas ruínas das cidades
da civilização Hindu, que floresceu as margens rio Valley por volta de 3000 AC,
apresentam traços de sistemas de drenagem urbana. As cidades de Harappa e
Mohenjo-Daro, separadas por 563 km, se apresentam arranjadas de acordo com um
plano e que a drenagem urbana estava coordenada com o traçado da área das
cidades. Existem conecções de praticamente todas as residências a canais abertos no
meio das ruas, escavados ou construídos a cima dela. Os esgotos produzidos eram
proibidos de escoar pelos canais sem um tratamento prévio realizado por valas que
retiam os sólidos deixavam apenas passar o líquido. Os canais eram cobertos com
rochas e podiam ser abertos para manutenções e limpezas periódicas.
De acordo com Jones (1967 apud Burian e Edwards 2002) o Império
Mesopotamio, mais precisamente nos estados da Babilonia e Assiria apresentaram
grandes avanços na drenagem urbana durante o segundo Milenio AC. As antigas
cidades de Ur e Babilonia, localizados no presente Iraque, possuíam efetivos sistemas
de controle de água pluvial. Esses sistemas continham sistemas ligados as residências
para o esgoto e drenos específicos para escoamento da água da chuva.
Burian e Edwards (2002) citam grandes civilizações além das citadas possuíam
sistemas de drenagem, principalmente os Egípcios, Hitiitas, Gregos e Chineses.
Benevolo (2003) cita as cidades do Império Romano, principalmente Roma que
apresentava sistemas de esgoto cujas construções se iniciaram no século VIU e foram
continuamente ampliadas e aumentadas. Esses sistemas destinavam-se a recolher as
águas da chuva, a água em excesso dos aquedutos e as descargas dos edifícios
públicos. Hill (1984) diz que fora a única civilização na Europa e Ásia da antiguidade até
1800 a utilizar ruas como superfícies permeáveis para drenagem da água pluvial.
Hodge (1992 apud Burian e Edward) cita que além de drenar a água pluvial para longe,
eram utilizadas cisternas no interior das residências para coletar o volume de água
produzido pela chuva que caia no telhado dessas residências.
No Brasil a drenagem começou a pequenos passos, Santos Neto e Barros (2003
apud Marques 2006) citam a crise de cólera em 1855 na cidade do Rio de Janeiro que
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
18
causou a morte de mais de 5 mil pessoas e forçou o governo a decretar, no ano
seguinte, a construção de redes de esgoto sanitário e águas pluviais na cidade. Entre
1964 e 1985 foi caracterizado pelo início dos investimentos na drenagem urbana no
Brasil, financiado por empréstimos internacionais. Com a criação do Banco Nacional da
habitação (BNH) foi autorizado recursos para a área de saneamento e com isso surgiu
um montante inédito para a área.
Cruz, Tucci e Souza (2007) citam o início de novas abordagens de gestão no
controle da drenagem urbana, saindo dos sistemas utilizados no passado.
Primeiramente em Belo Horizonte com o seu Plano de Desenvolvimento Urbano. Em
2001, o município de São Paulo procedeu uma avaliação dos instrumentos legais
disponíveis a nível municipal para o controle da impermeabilização e propuseram
alterações. Em Curitiba no Paraná, no ano de 2003, fora criado o Programa de
Conservação e uso racional de água nas Edificações (PURAE). Várias outras cidades
apresentam iniciativas dispersas nessa gestão.
Em 2006, o Governo Federal lançou o programa Drenagem Urbana Sustentável,
que está buscando promover políticas de desenvolvimento urbano sustentáveis através
do uso e ocupação do solo e gestão das bacias hidrográficas com ações estruturais e
não-estruturais.
2.2
Conceitos e Atualidades
De acordo com Butler e Davies (2004), sistemas de drenagem são necessários
com o desenvolvimento e crescimento das cidades devido à interação do homem com o
ciclo natural da água. Essa interação se apresenta de duas formas, águas residuais
produzidas a partir do uso e consumo humano e águas pluviais produzidas através da
chuva ou qualquer tipo de precipitação e precisam ser dispostos de maneira correta
(BUTLER e DAVIES, 2004).
Os sistemas de drenagem urbana servem então para controlar esses tipos de
águas produzidas com o intuito de minimizar os problemas a vida humana e ao meio
ambiente. (Butler e Davies, 2004).
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19
No Brasil, segundo a Lei N º 11.445 (BRASIL, 2007), que estabelece as diretrizes
nacionais para o saneamento básico, é considerado apenas como drenagem urbana:
Conjunto de atividades, infra-estruturas 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;
Mesmo a com lei Nº 11.445 (BRASIL, 2007) separando a drenagem urbana de
esgotamento sanitário, ainda é possível encontrar várias cidades no Brasil com
sistemas de drenagem mistos, que recebem tanto água pluvial quanto esgoto, como
mostra a tabela 1 da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico de 2008 (IBGE, 2014).
Tabela 1 - Municipios, total e com sistemas de drenagem urbana subterraneo, por tipo de rede coletora –
2000/2008
Grandes Regiões,
Unidades da
Federação, Regiões
Metropolitanas e
Municípios das Capitais
Brasil
Municipios
Com Sistemas de Drenagem Subterraneo
Total
Total
2000
2008
2000
2008
5507
5564
3690
4019
Tipo de Rede Coletora
Unitária ou
Mista
Separadora
2000
2000 2008
2008
806
987
3019
3384
Fonte: IBGE, 2014.
Pode-se perceber que o sistema de drenagem que prevalece na grande maioria
das cidades é o sistema de separador absoluto, onde das 4.371 cidades que
apresentam um sistema de drenagem subterrâneo, 3.019 são redes coletoras
separadoras e apenas 987 são redes coletoras mistas, isso é apenas 69% das cidades.
2.2.1 Urbanização
A migração, principalmente as que ocorrem de áreas rurais para centros
urbanos, ocorrem devido às pessoas acreditarem que ficarão mais satisfeitas com seus
desejos e necessidades no novo local aonde vão, do que no local em que estavam.
(Hassan e Khan, 2012). A partir disso grande parte da população rural veio em direção
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
20
das cidades em busca de empregos e vidas melhores o que acarretou um grande
desenvolvimento urbano.
Essa migração é chamada de êxodo rural e começou a acontecer a partir de
1.950 no Brasil, como é mostrado na tabela 2, obtida nos censos demográficos feitos
pelo IBGE.
Tabela 2 - População Urbana e Rural Brasileira
Total
Urbana
Rural
2010
2000
1996
1991
1980
1970
1960
1950
160.925.804 137.953.959 123.076.831 110.875.826 82.013.375 52.904.744 32.004.817 18.782.891
29.829.995
31.845.211
33.993.332
36.041.633 39.137.198 41.603.839 38.987.526 33.161.506
Urbana
84,36
81,25
78,36
75,47
67,7
55,98
45,08
36,16
Rural
15,64
18,75
21,64
24,53
32,3
44,02
54,92
63,84
Percentual
Fonte:IBGE
Percebe-se pela tabela que de 1.950, havia 63,84% de toda população morando
em áreas rurais e no ano de 2010 é apenas 15,64%. Ainda vale ressaltar que a
população total em 1.950 era 51.944.477 pessoas enquanto que em 2.010 era de
190.752.799 pessoas.
Com a vinda de mais pessoas as cidades é iniciado um processo de urbanização
que ocorre devido à necessidade de moradia a essas pessoas, e com isso surge uma
série de impactos ambientais e populacionais. Segundo Tucci (2003) um dos problemas
é como a urbanização se desenvolveu, sem projetos de drenagem urbana adequados e
com isso eleva-se em várias ordens de magnitude a vazão máxima, a frequência e o
nível de inundações.
A ocorrência dessas inundações que constituem um dos importantes impactos
sobre a sociedade e são consequências dos seguintes processos (Tucci, 1995):

Enchentes em áreas ribeirinhas: são enchentes naturais que atingem a
população que ocupa os leitos dos rios por falta de planejamento do uso do solo.

Urbanização: são ocorridas pela urbanização.
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21
Segundo Tucci (2003) outros impactos produzidos pela urbanização sem
planejamento são divididos da seguinte maneira:
 Impacto no ciclo hidrológico;
 Impacto ambiental sobre o sistema aquático;
 Impactos produzidos pelos controles feitos na macrodrenagem;
2.2.1.1 Impacto no Ciclo Hidrológico:
De acordo com Tucci (2003), à medida que a urbanização aumenta a cobertura
vegetal
que
ocupava
a
área,
diminui
devido
ao
aumento
do
índice
de
impermeabilização da bacia hidrográfica, através de telhados, ruas, calçadas, pátios.
Toda água pluvial que antes era infiltrada pelo solo e ficava retida na vegetação agora é
transformada em vazão e é escoada pelos condutos muitas vezes mal projetados e com
isso, aumenta o escoamento superficial e a exigência de uma maior capacidade de
escoamento dos condutos. Isso causa as seguintes alterações no ciclo hidrológico:
 Redução da infiltração do solo;
 Aumento do escoamento superficial;
 Diminuição do nível do lençol freático devido a baixa infiltração;
 Redução da evapotranspiração devido a diminuição da vegetação;
Figura 1 - Processos que ocorrem numa área urbana (Hall, 1984)
Fonte: Tucci, 2009
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
22
2.2.1.2 Impacto sobre o sistema aquático
Ocorre o aumento da temperatura devido à alta impermeabilização, onde os
materiais utilizados como asfaltos e concretos absorvem mais energia da radiação solar
e com isso a emissão da radiação térmica desses materiais de volta para o ambiente
gera calor aumentando as temperaturas. Com o aumento da temperatura o índice de
evaporação aumenta e consequentemente as precipitações também se elevam (TUCCI,
2003).
Outro impacto é obtido pelo aumento dos sedimentos produzidos pela limpeza
de terrenos para edificação e construção de ruas. Com esse aumento a ocorrência de
assoreamento das seções de drenagem com a redução da capacidade de escoamento,
o transporte de poluentes agregados aos sedimentos contaminando as águas pluviais e
com isso diminui a qualidade da água (TUCCI, 2003)
A contaminação dos aquíferos através da construção de aterros sanitários e da
utilização de fossas sépticas como disposição final dos esgotos (TUCCI, 2003).
2.2.1.3 Controles na Macrodrenagem:
A utilização em projetos do princípio equivocado de que a melhor drenagem é a
que retira a água excedente o mais rápido possível do seu local de origem e não
considerar a bacia como um sistema de controle, onde os impactos são transferidos de
um ponto a outro, em conjunto com os itens apresentados anteriormente causam um
elevado prejuízo para a população e o poder público (TUCCI, 2003).
Com isso os controles na macrodrenagem são sempre a canalização dos corpos
d’água em trechos críticos, o que resolve o problema apenas no ponto onde o trecho é
executado, piorando a situação em outros locais onde esta se torna ainda pior (TUCCI,
2003).
Tucci e Genz (1995) definem sistemas de drenagem, que servem de medidas
estruturais de controle do escoamento superficial e para combater os impactos
produzidos pela urbanização, em:
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Luiz Carlos Mittelstadt Júnior ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa:
DCEEng/Unijuí, 2014
23

Na fonte: sistema de controle do escoamento que ocorre no lote,
condomínio ou empreendimento individualizado, estacionamentos,
parques e passeios.

Micro drenagem: sistema de controle utilizando condutos pluviais ou
canais em nível de loteamento ou de rede primária urbana.

Macrodrenagem: sistema de controle que envolve os sistemas
coletores de diferentes sistemas de micro drenagem, envolve áreas de
pelo menos 2km², são principais corpos d’água urbanos.
O principal objetivo desses sistemas de drenagem urbana foi ao longo de muitos
anos evitar transtornos, prejuízos e riscos de inundação através da remoção do
excesso de águas pluviais produzidas pelas chuvas da forma mais eficiente e rápida
possível. Com esse enfoque várias ações foram concentradas na execução de projetos
e obras e na análise econômica dos benefícios e custos dessas medidas, ditas
estruturais (TUCCI et al, 2009).
De acordo com Argue (2002), a utilização de novos métodos de drenagem
urbana que levam em consideração a qualidade e quantidade da água e a preocupação
com o meio ambiente vem se tornando uma nova visão para a drenagem urbana. São
chamados de Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) na Europa e LID (Low
Impact Developmente) em Vancouver – Seattle e nos Estados Unidos, principalmente
em Florida, Maryland e Washington DC. Existem vários documentos envolvendo essas
iniciativas, incluindo descobertas importantes nessa área por Schueler (1987) (ARGUE,
2002).
2.3
Drenagem Urbana de Santa Rosa
Neste capítulo será abordada a drenagem urbana existente em Santa Rosa,
mostrando dados gerais sobre a cidade e as bacias hidrográficas em que ela está
inserida, microdrenagem, macrodrenagem e dados históricos de inundações.
2.3.1 Informações Gerais
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
24
Santa Rosa é um município brasileiro localizado no noroeste do Estado Rio
Grande do Sul. Possui área total de 489,798km² e está localizada nas coordenadas
geográficas latitude 27°52’16” e longitude 54°25’55” com altitude de 277 metros em
relação ao nível do mar (IBGE, 2014).
De acordo com Fundação Estadual de Proteção Ambiental (2004) está localizado
no clima Cfa – mesotérmico úmido e que apresenta chuvas bem distribuídas ao longo
do ano com precipitações mínimas de 60mm no mês mais seco.
Figura 2 - Santa Rosa
Fonte: Wikipedia, 2006.
Segundo o Plano Municipal de Saneamento Básico de Santa Rosa (2010), a
cidade apresenta um índice pluviométrico médio de 1855,4mm por ano, dados obtidos
de registros hidrológicos do posto pluviométrico de Giruá (código 2854003) entre as
datas de 1977 a 2001.
Está localizada na Região Hidrográfica do Uruguai, que é dividida em 10
unidades, e Santa Rosa faz parte da unidade hidrográfica Turvo / Santa Rosa / Santo
Cristo (U-30)
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Luiz Carlos Mittelstadt Júnior ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa:
DCEEng/Unijuí, 2014
25
A bacia hidrográfica U30 é dividida em sub-bacias e Santa Rosa está inserida
nas áreas das sub-bacias dos rios Amandaú, Santa Rosa e Santo Cristo, que ocupam
10,80%, 64,11% e 25,09% da área do município, respectivamente (Secretaria do Meio
Ambiente - SEMA, 2014).
Figura 3 - Bacia Hidrográfica U30 - TURVO / SANTA ROSA / SANTO CRISTO
Fonte: FEPAM.
Tabela 3 - Dados Referentes as sub-bacias presentas na área de Santa Rosa
Sub-bacias Hidrográficas
Sub-Bacia do Rio Amandaú
Área
(km²)
Comprimento
Rede de
Desnivel
do rio
drenagem(km) Perimetro
do
principal (km)
(km)
Talvegue
(m/km)
Densidade
de
Drenagem
(km/km²)
541,44
83,80
452,96
140,57
2,98
0,84
Sub-bacia do Rio Santa Rosa 1399,59
185,14
1022,67
212,81
1,62
0,73
155,22
2,46
0,80
Sub-bacia do Rio Santo
Cristo
898,10
121,73
716,29
Fonte: PMSB de Santa Rosa, 2010.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
26
Figura 4 - Perimetro Urbano de Santa Rosa e os cursos d'agua que o cruzam
Fonte: PMSB de Santa Rosa, 2010.
De acordo com o PMSB de Santa Rosa (2010), os arroios Pessegueiro,
Pessegueirinho e a Sanga do Inácio atravessam o perímetro urbano da cidade (figura
03). A cidade se desenvolveu em direção leste, partindo de sua região central seguindo
a Avenida Expedicionário Weber que é o divisor de águas entre o arroio pessegueiro e
a sanga do Inácio (PMSB de Santa Rosa, 2010).
2.3.2 Microdrenagem
Segundo o PMSB de Santa Rosa (2010) a cidade apresenta uma rede de
drenagem subterrânea bastante fragmentada, contando com poucos trechos de
tubulações, fazendo que a drenagem seja realizada diretamente pelas sarjetas e leito
de ruas e avenidas. Devido à inexistência de cadastro geral do sistema de drenagem é
impossibilitado um levantamento mais exato da rede existente.
O PMSB de Santa Rosa (2010), diz que com a existência de bocas de lobo e
poços de visita em locais aparentemente aleatórios é constatado que as intervenções
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DCEEng/Unijuí, 2014
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estruturais na rede de drenagem são realizadas de forma pontual, sem critérios de
projeto e de forma não sistemática. As obras de microdrenagem existentes não seguem
uma padronização construtiva e apresentam riscos a população por falta de
acabamentos adequados (PMSB,2010).
A falta de manutenção e a intervenção da população, com a elevação do acesso
a garagem, por exemplo, causam grandes problemas na drenagem (PMSB, 2010).
2.3.3 Macrodrenagem
Toda a macrodrenagem da cidade de Santa Rosa é constituída pelos arroios que
cruzam a área urbana do município, todos os cursos d’água apresentam leito em solo e
rochas naturais, menos um pequeno trecho do arroio Pessegueirinho com cerca de
1.300 metros que tem o fundo e as margens revestidas de concreto. Esse trecho
revestido de concreto apresenta vários problemas, como a existência de várias placas
de concreto tombadas (PMSB, 2010).
2.3.4 Histórico de Inundações:
De acordo com o PMSB (2010), periodicamente a cidade de Santa Rosa enfrenta
problemas devido a inundações, como por exemplo a inundação ocorrida em 2009,
onde 197 famílias foram atingidas após uma precipitação de 120mm em 5 horas.
O PMSB (2010) classifica os alagamentos que acontecem na cidade de Santa
Rosa em:

Alagamentos devido à urbanização: que ocorre devido à impermeabilização do
solo, onde ruas, pátios, passeios são alagados temporariamente e podem
ocorrer em qualquer local da bacia.

Inundações
ribeirinhas:
ocorrem
geralmente
devido
a
causas
naturais
caracterizados pelos efeitos de enchentes periódicas, em média de 1,5 a 2 anos
nos cursos d’água, tem duração superior aos alagamentos devido à urbanização
e são localizados no fundo dos vales e várzeas.
Segundo o PMSB (2010), a inexistência de uma rede de drenagem eficiente é
um dos maiores problemas da ocorrência de alagamentos, onde a água escoa pelas
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
28
vias publicas causando interrupções no trânsito e problemas nos pavimentos. O traçado
dessas vias é outro problema, onde grande parte delas estão orientadas para os fundos
dos vales, cortando perpendicularmente as curvas de nível e com isso acelerando o
escoamento superficial (PMSB, 2010).
Figura 5 - Trechos da macrodrenagem tradicionalmente inundáveis
Fonte: PMSB de Santa Rosa, 2010.
A figura 5 mostra as áreas com maior facilidade de inundações. Pode-se
perceber que a região onde o arroio Pessegueirinho e a Sanga do Inácio se juntam é o
ponto onde são observados os maiores problemas com inundações ribeirinhas, onde
estão os bairros: Vila Jardim Petrópolis, Vila Nova, Vila Planalto, Vila Piekala e Vila
Esmeralda (PMSB, 2010).
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29
3 SUDS E RESERVATÓRIOS DE DETENÇÃO
Woods-Ballard et al. (2007) definem como SuDs todos sistemas de drenagem
desenvolvidos com os ideais de sustentabilidade. A utilização desses sistemas tem
como objetivo minimizar os impactos no desenvolvimento da qualidade e quantidade do
escoamento e contribuir sempre que possível na melhoria ambiental.
Esses sistemas de drenagem são mais sustentáveis que os sitemas de
drenagem convencionais devido ao fato de controlarem a taxa de escoamento,
reduzirem os impactos da urbanização na ocorrência de enchentes, protegerem e
melhorarem a qualidade da água, atenderem as necessidades das populações locais,
providenciarem um habitat para os animais nos cursos d’água urbanos e contribuírem
na recarga natural das águas subterrâneas (ANDOH E IWUGO, 2002).
Esses sistemas são designados para contribuir sempre que possível na melhoria
ambiental e manejar os riscos ao meio ambiente resultantes do escoamento da água
pluvial. A filosofia principal que os SuDs utilizam é replicar, da maneira mais próxima
possível, a drenagem natural que ocorreria antes do desenvolvimento urbano da região
(WOODS-BALLARD et all, 2007).
Além das medidas estruturais através dos SUDS definidas por Tucci (2009)
como “obras de engenharia implementadas para reduzir o risco de enchentes”, existem
medidas não estruturais definidas como “aquelas em que os prejuízos são reduzidos
pela melhor convivência da população com as enchentes”. Essas medidas podem ser
divididas em:
 A regulamentação do uso da terra ou zoneamento de áreas inundáveis: onde
não será permitida a ocupação de áreas facilmente inundáveis, principalmente
nas áreas ribeirinhas, que deverão ser utilizadas para recreação desde que o
investimento seja baixo e não, recomendações aos sistemas de esgoto cloacal,
pluvial e viário;
 Construções a prova de enchentes: São as medidas projetadas para reduzir as
perdas em habitações localizadas perto de várzeas durante enchentes;
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
30
 Previsão e alerta: composto de um centro de análise de dados hidrológicos que
realiza previsão sobre chuvas com modelos matemáticos e um Plano de Defesa
Civil que envolve todas as ações para reduzir as perdas durante as enchentes;
 Seguro: Permite aos indivíduos ou as empresas a obtenção de uma proteção
econômica para as perdas eventuais.
Woods-Ballard et al. (2007) define como os SUDS mais tipicamente usados:
 Filter Strips: Áreas grandes e pouco inclinadas cobertas de vegetação que tratam
escoamento superficial de áreas vizinhas;
 Swales: Canais rasos cobertos de vegetação, usados para transportar e
armazenar o escoamento e infiltra água no solo;
 Infiltration Basins: Depressões na superfície designados para armazenar o
escoamento e infiltrar a água no solo;
 Wet Ponds: Bacias com água permanente, utilizadas para o controle da
qualidade da água. Providenciam um armazenamento temporal para o
escoamento superficial acima do nível permanente de água;
 Extended detention basins: Bacias normalmente secas ou com um pouco de
água permanente, designadas para armazenar certos volumes de água da chuva
e providenciar a qualidade da água através de tratamento.
 Filter Drains: Trincheiras preenchidas com material permeável, usados
normalmente em estradas onde a água do pavimento escoa para a trincheira.
São usados drenos na parte inferior da trincheira para transportar a água para
outros locais;
 Infiltration devices: Armazenam água por um breve período de tempo permitindo
a percolação da água no solo;
 Pervious Surfaces: Superfícies permeáveis que permitem a água da chuva de se
infiltrar numa camada de armazenamento existente sobre a essa superfície. Essa
água pode ser reusada ou lançada na superfície antes de se infiltrar;
Green Roofs: Telhados verdes, eles são sistemas que ocupam o telhado de uma
habitação com vegetação.
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Luiz Carlos Mittelstadt Júnior ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa:
DCEEng/Unijuí, 2014
31
3.1
Reservatórios de Captação:
De acordo com Tucci (2009) com o desenvolvimento e o aumento da superfície
impermeável de uma bacia é provocado um aumento do pico dos hidrogramas e o uso
de reservatórios de armazenamento é uma medida intensiva que serve de controle de
enchentes retendo parte do volume das chuvas, diminuindo o pico dos hidrograma
durante as enchentes, reduzindo o impacto a jusante do barreamento.
Porto (1995) define como hidrograma um gráfico, ao longo do tempo, das vazões
causadas por um determinado hietograma (medida usada na meteorologia para
determinar a quantidade de chuva em um local).
Figura 6 - Hidrograma e Hietograma
Fonte:UNAMA, 2009.
O uso desses reservatórios não diminui o volume de escoamento gerado,
apenas o redistribuem ao longo de um tempo maior, diminuindo os impactos na
macrodrenagem. São geralmente drenados em menos de um dia. Sua área de
ocupação pode ser utilizada para fins recreacionais quando seca (TUCCI, 2009).
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
32
Tucci
(2009)
apresenta
os
seguintes
benefícios
na
utilização
desses
reservatórios:
 Reduzir o problema de inundações localizadas;
 Reduzir os custos de um sistema de galerias de drenagem, divido a redução das
dimensões das galerias;
 Melhorar a qualidade da água;
 Minorar os problemas de erosão nos cursos d’água devido a redução da vazão;
 Aumentar o tempo de resposta do escoamento superficial;
 Melhorar as condições para o reuso de água e recarga dos aquíferos;
 Reduzir às vazões máximas de inundação a jusante;
Os reservatórios podem ser tanto enterrados com a céu aberto, dependendo
apenas da sua localização e das condições existentes nesse local. Essa localização
depende da urbanização da área na qual quer se instalar, pois depende de espaço
devido ao seu tamanho e das áreas que ainda serão desenvolvidas, procurando instalar
o reservatório em áreas de pouco valor, aproveitando as depressões naturais e parques
existentes (TUCCI e GENZ, 1995).
3.1.1 Dimensionamento
Para realizar o dimensionamento dos reservatórios é necessário calcular
primeiramente o seu volume efetivo. Tucci e Genz (1995) dizem que esse volume pode
ser obtido pelos seguintes cálculos:
 Métodos Simplificados, quando a área é pequena ou a nível de planejamento;
 Modelo de amortecimento em reservatórios, para caso de projeto;
O modelo simplificado, que se encaixa no nosso caso, utiliza apenas algumas
informações do hidrograma, como o valor da vazão de pico, tempo de pico e tempo de
concentração. (Tucci e Genz, 1995).
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33
McCuen (1989) utilizou um hidrograma triangular para realizar o cálculo do
volume do reservatório, e apresentou a seguinte expressão para o cálculo do Vs
(volume entre o hidrograma de entrada e o hidrograma de saída):
onde
Onde:
Q = Vazão de pico antes e depois da urbanização;
onde td = tempo depois da urbanização.
3.1.1.1 Método Racional
O conhecimento da vazão máxima (de pico) de uma bacia hidrográfica e seu
hidrograma é muito importante devido a possibilidade de sua utilização na previsão de
enchentes e no projeto de obras hidráulicas e necessários para o controle e atenuação
de cheias numa determinada área (TUCCI, 1995).
Em 1851, o Irlandês Thomas Mulvaney, desenvolveu um método para realizar o
cálculo dessa vazão máxima chamado de Método Racional e utilizado por Emil
Kuichling em 1899 nos Estados Unidos da América. É um método indireto largamente
utilizado para determinar a vazão de projeto de pequenas bacias de até 2 km² (TUCCI,
1995), mas vários autores e outros países utilizam para áreas maiores.
A equação do Modelo de cálculo Racional é a seguinte:
Onde:
Qmax= Vazão máxima;
C = Coeficiente de perdas;
I = Intensidade da precipitação (mm/h);
A = Área da bacia hidrográfica (km²).
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
34
3.1.2 Intensidade da Chuva
É a intensidade média da chuva, em mm/h considerada constante em toda a sua
duração.
3.1.3 Coeficiente de Perdas (C)
Segundo Tucci (1995), a estimativa do coeficiente é baseada em tabelas
propostas por pesquisadores e tem aspectos subjetivos. Na tabela a seguir, são
apresentados os valores recomendados.
Embora o método Racional apenas tenha como resultado a vazão de pico, Porto
(1995) diz que é possível determinar o hidrograma para aquela bacia desde que seja
admitida a forma triangular para o mesmo e que o coeficiente C represente apenas a
transformação da chuva total em chuva excedente.
Tabela 4 - Valores do Coeficiente C (ASCE, 1969)
C
Superficie
Pavimento
Asfalto
Concreto
Calçadas
Telhado
Cobertura: Grama solo
arenoso
Plano (2%)
Médio (2 a 7%)
Alta (7%)
Grama, solo pesado
Plano (2%)
Médio (2 a 7%)
Declividade alta (7%)
Intevalo
Valor esperado
0,70 - 0,95
0,80 - 0,95
0,75 - 0,85
0,75 - 0,95
0,83
0,88
0,80
0,85
0,05 - 0,10
0,10 - 0,15
0,15 - 0,20
0,08
0,13
0,18
0,13 - 0,17
0,18 - 0,22
0,25 - 0,35
0,15
0,20
0,30
Fonte: Tucci (1995).
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35
Figura 7 - Hidrograma Triangular do método Racional
Fonte: Porto (1995).
De acordo com Porto (1995) o tempo de concentração juntamente com o
coeficiente C são parâmetros cruciais no método Racional. Existem diversas fórmulas
para o seu cálculo que consideram as características físicas da bacia, da sua ocupação
e da intensidade da chuva.
A Forma mais aceita é através do método cinemático, que consiste em dividir a
bacia em N trechos homogêneos e calcular a velocidade de escoamento para cada um
deles (Porto, 1995). O tempo de concentração seria dado por:
∑
Onde:
Li = Comprimento de cada trecho homogêneo, em metros;
Vi = Velocidade de escoamento no trecho, em m/s.
Devido a necessidade de saber o tempo de concentração, vários autores,
através de pesquisas e estudos criaram fórmulas baseadas em vários fatores, como
comprimento do talvegue, no caso o rio, inclinação média, entre outros. As fórmulas
mais aceitas para se calcular esses tempos estão na figura 8, a seguir.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
36
Figura 8 - Tempo de concentração. Métodos mais frequentemente utilizados.
Fonte: Martins, Pinheiro e Carmo (2003).
Martins, Pinheiro e Carmo (2003) apresentam a tabela acima com os métodos
frequentemente utilizados para realizar o cálculo do tempo de concentração.
A partir desses dados é possível determinar os hidrogramas triangulares da
bacia hidrográfica e consequentemente calcular o volume necessário ao reservatório.
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37
4 METODOLOGIA
Nesse capítulo será classificado o tipo de pesquisa, explicando a metodologia
que será utilizada para chegar aos resultados finais e explicando o cronograma previsto
para o término da pesquisa.
4.1
Classificação da Pesquisa
Esta pesquisa pode ser classificada quanto à natureza, como uma pesquisa
aplicada, pois procura produzir conhecimentos para aplicação prática dirigidos a
solução de problemas específicos.
Quanto a forma de abordagem é classificada como quantitativa e qualitativa pois
utilizará dados históricos de chuvas e uma abordagem descritiva dos processos que
ocorrem na urbanização e drenagem urbana.
Quanto aos objetivos é uma pesquisa exploratória, aproximando-se de uma
pesquisa explicativa, com procedimentos de pesquisa bibliográfica pois envolve
levantamento bibliográfico e busca proporcionar maior familiaridade e visão do
problema, tornando-o explicito ou construindo hipótese sobre ele.
4.2
Delineamento
O Delineamento da pesquisa segue a figura 8 mostrada a seguir.
Após o término da etapa exploratória, na qual se realizou a revisão bibliográfica,
foi iniciado o desenvolvimento da pesquisa, que consistiu em primeiramente realizar um
pré-calculo do escoamento superficial e o volume de água produzido utilizando o
método racional:

Antes da urbanização, partindo da premissa da bacia escolhida estar coberta de
vegetação;

Após a urbanização, onde irá ser considerado que o aumento do escoamento
devido as áreas impermeáveis;
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
38
Para a realização desses cálculos foram realizadas as caracterizações de várias
variáveis. Primeiramente foi escolhida uma parte de uma bacia da cidade de Santa
Rosa na qual foi realizado o estudo. Após a escolha o processo de cálculo das áreas
impermeáveis através da utilização de imagens de satélite, obtidas do software Google
Earth, foi iniciado, na qual foi possível identificar áreas impermeabilizadas e áreas
verdes.
Com o mapeamento de todas as áreas impermeáveis da bacia foi iniciado o
processo de cálculo das outras variáveis, como a intensidade média da chuva obtida
pelos dados pluviométricos da cidade de Santa Rosa através da curva IDF ajustada
para cidade e o coeficiente de escoamento superficial, que considera áreas
impermeáveis e áreas permeáveis, tempos de concentração.
Com todas as variáveis encontradas foi aplicado o modelo de cálculo das vazões
de pico para as duas diferentes situações.
Com as duas vazões de pico foram criados os Hidrogramas para representar as
duas situações, utilizando o modelo triangular e assim realizar comparações e
dimensionar os reservatórios de armazenamento.
Por fim, na etapa de reflexão, a partir dos dados obtidos foram realizados
comparativos e assim identificados os possíveis benefícios da execução desses SuDs e
a sua influência nas enchentes que acontecem na cidade de Santa Rosa.
Após o desenvolvimento do estudo foram feitas as considerações finais sobre os
resultados obtidos com a realização deste trabalho.
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39
Figura 9 - Delineamento da pesquisa
Fonte: Autoria Própria.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
40
5 DESENVOLVIMENTO
Nesse capítulo será realizado o desenvolvimento do trabalho através da escolha
da área de uma das bacias hidrográficas da cidade de Santa Rosa e sua caracterização
e mapeamento. Também serão obtidos os dados históricos pluviais existentes da
cidade para a realização dos cálculos necessários para obtenção dos resultados finais.
5.1
Escolha da Bacia Hidrográfica
A área urbana da cidade de Santa Rosa é banhada por três rios, mais
precisamente dois arroios e uma sanga chamados respectivamente de Arroio
Pessegueiro, Arroio Pessegueirinho e Sanga do Inácio, como mostra a figura 5 no
capítulo 2.
Dessa maneira pode se dividir a cidade em três Bacias Hidrográficas, sendo uma
para cada um dos cursos hídricos. A Sanga do Inácio e o Arroio Pessegueirinho tem
sua fonte na área urbana da cidade e ambas desaguam no Arroio Pessegueiro, e este
desagua no Rio Santo Cristo que deságua no Rio Uruguai.
A escolha da Bacia Hidrográfica a ser estudada foi realizada através de um
sorteio entre as três bacias existentes. Foi escolhido para receber o estudo a Bacia do
Rio Pessegueirinho que apresenta várias características que serão explicadas e
aprofundadas no próximo capítulo.
5.2
Característica da Bacia escolhida para o estudo
A bacia hidrográfica do Arroio Pessegueirinho apresenta uma grande extensão
de área na qual é bastante dividida entre áreas altamente urbanizadas e também áreas
com pouca urbanização, com bastante vegetação e áreas de plantio agrícola. Essas
áreas pouco urbanizadas estão no plano de planejamento e expansão da cidade e
devem ser bem estudadas para não haver problemas de drenagem urbana no futuro.
A bacia apresenta como seus divisores de água Avenida Expedicionário Weber e
a BR 472 formando uma área de grande extensão como mostra a figura 9, a seguir:
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Luiz Carlos Mittelstadt Júnior ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa:
Figura 10 - Bacia do Arroio Pessegueirinho
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41
Fonte:
Autoria Própria.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
42
Através da imagem é possível perceber que a área da bacia, em contorno
amarelo, do arroio Pessegueirinho é de grande extensão, ocupando grande parte
urbana da cidade. Devido a essa grande extensão da área da bacia, foi optado realizar
o estudo apenas na parte inicial da bacia como mostra a figura 11, a seguir.
Figura 11 - Área escolhida para o Estudo
Fonte: Autoria Própria.
5.2.1 Características principais da área escolhida
A área escolhida para realizar o estudo está localizada na parte inicial do Arroio
Pessegueirinho, desde sua fonte, até o 19° RC Mec considerado como parte inicial da
bacia, tendo como seus divisores de água a Avenida Expedicionário Weber e a BR 472,
da mesma forma que toda a Bacia do Arroio Pessegueirinho.
____________________________________________________________________________________
Luiz Carlos Mittelstadt Júnior ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa:
DCEEng/Unijuí, 2014
43
Sua área total é bem dividida entre áreas rurais e áreas urbanas, diferentemente
do resto da cidade, sendo que as áreas rurais ocupam mais que 50% de sua área total,
sendo essas vegetação nativa e campos agrícolas.
É ocupada em grande parte pelo Bairro Central e pequenas partes do Bairro
Cruzeiro, Bairro Centro e do Bairro Glória, como mostra a figura 11, a seguir.
Figura 12 - Divisão de Bairros de Santa Rosa na Área Estudada
Fonte: Plano Diretor de Santa Rosa. http://www.santarosa.rs.gov.br/downloads_ver.php?dow_id=102
Através de imagens de satélite e os mapas da cidade é possível identificar que a
vila Flores e a Vila Beatriz, ao sul do arroio pessegueiro, apresentam um
desenvolvimento urbano alto, com uma uniforme ocupação das quadras.
No lado oposto a essas vilas, no lado norte do arroio Pessegueirinho é possível
perceber uma grande quantidade de áreas verdes, divididas em áreas com floresta
nativa, principalmente as margens do arroio devido a área ser de preservação
ambiental e áreas de plantações.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
44
5.3
Dados Pluviométricos
“A precipitação é entendida em hidrologia como toda água proveniente do meio
atmosférico que atinge a superfície terrestre.” (TUCCI, 1997).
Para poder aplicar modelos de cálculo de vazão, para dimensionar SUDs e
outros sistemas de drenagem ou detectar locais de inundações em várzeas ribeirinhas
é necessário saber o valor da precipitação intensa ou máxima (ZAHED e MARCELLINI,
1995).
O problema e a dificuldade estão em determinar com precisão esses dados
devido à necessidade da previsão e interpretação de chuvas, pois elas são um
fenômeno meteorológico de grande aleatoriedade (BUTLER e DAVIES, 2004).
Sua determinação se baseia através da observação ao longo de muitos anos
criando séries históricas de dados que podem ser usadas para a determinação das
chuvas, inclusive as máximas existentes para as áreas.
A observação e a coleta de dados pode ser feita de várias maneiras e com vários
instrumentos. Os mais utilizados pluviômetros, figura 12, ou por pluviógrafos, figura 13.
Figura 13 - Pluviometro
Figura 14 - Pluviografo
Fonte: Fotos tirada por Samantha. Disponivel em: http://meteoropole.com.br/2011/12/o-que-e-umpluviometro/
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Esses equipamentos têm como função medir a quantidade de chuva que ocorre
numa determinada área unitária e é representada por uma medida de comprimento, no
caso, uma altura. Ela representa uma altura equivalente de água sobre uma superfície
de área em que todo o volume precipitado fosse distribuído uniformemente (ZAHED e
MARCELLINI, 1995).
Devido à impossibilidade de realizar a medição do volume total precipitado em
uma área grande é feita uma instalação desses equipamentos em pontos específicos
para realizar assim uma estimativa do volume total precipitado.
Segundo o Plano Municipal de Saneamento Básico (2010), no município de
Santa Rosa existem nove pontos de amostragem, sendo apenas um deles não
cadastrado na rede nacional. A tabela a seguir mostra os pontos, sua localização.
Tabela 5 - Postos Pluviométrico em operação em Santa Rosa
Fonte: Plano de Saneamento Básico de Santa Rosa.
Todos esses postos estão distribuídos nas proximidades da área urbana da
cidade que é um fator físico que influencia a precisão real da chuva que ocorre na área
urbana (PMSB, 2010).
Esses postos apresentam uma série dados históricos consistentes, do período
de Janeiro de 1939 até Novembro de 2009, e com isso foi possível, através do método
do polígono de Thiesen, espacializar as precipitações transformando esses dados em
médias mensais como mostra a tabela 6 a seguir (PMSB, 2010).
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
46
Tabela 6 - Média de Precipitações da
região de Santa Rosa
Fonte: Plano Municipal de Saneamento Básico de Santa Rosa (2010).
A partir desses dados mensais e com a execução de uma degradação da chuva
em um dia foi possível obter uma equação analítica que relaciona a intensidade da
precipitação (mm/h) em função da duração (h) e do tempo de retorno (ano), uma curva
IDF ajustada para a cidade de Santa Rosa (PMSB, 2010) como mostra a figura a
seguir.
Figura 15 - Curva IDF e parâmetros para Santa Rosa
Fonte: Plano Municipal de Saneamento Básico de Santa Rosa (2010).
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47
5.4
Áreas Impermeabilizadas
Na bacia escolhida como já citado, existem áreas impermeabilizadas, sendo
estas compostas em sua grande parte por telhados, calçadas e ruas. Para calcular a
vazão total produzida nessa parte da bacia é necessário saber o quanto de volume será
produzido.
Assim, através de imagens de satélites obtidas pelo software Google Earth, foi
possível realizar uma composição de áreas impermeáveis e áreas permeáveis da bacia
escolhida para obter sua metragem, através da utilização do Software AutoCad.
Como a área escolhida para realizar o estudo é grande, a utilização de uma
única imagem de satélite total da bacia se tornou inviável devido a qualidade dela ser
ruím e impossibilitar uma definição mais precisa das áreas de telhados e calçadas. A
partir disso foi optado por dividir toda a bacia em várias imagens aproximadas, onde
cada uma englobando algumas quadras, sendo assim possível definir de maneira mais
precisa as áreas de telhado, calçadas e ruas, como mostra a figura 15, a seguir como
exemplo. O restante das imagens da bacia está em anexo.
Figura 16 - Imagem reduzida da parte da bacia
Fonte: Autoria Própria.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
48
Na imagem é possível perceber que ela representa apenas um pedaço do total
da bacia, representando apenas os telhados e calçadas de 7 quadras. A imagem está
aproximada a 100 metros da superficie na qual é possível identificar de maneira precisa
as áreas de telhado, calçadas e áreas verdes. A figura 16, a seguir representa a área
da imagem acima, em vermelho, comparada com a total estuda em amarelo.
Figura 17 - Tamanho da imagem comparada com o total da bacia
Fonte: Autoria Própria.
Após a divisão de toda a bacia em imagens e a identificação das áreas de
telhado, calçadas e ruas de cada uma delas foi obtido a seguinte composição:
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Tabela 7 - Relação entre áreas da bacia
Bacia do Arroio Pessegueirinho
Ocupação
Área (Ha) Percentual
Coberturas e Calçadas
50,98
8,85
Ruas
32,63
5,66
Áreas Verdes e Vegetação
492,78
85,49
Total:
576,39
100,00
Fonte: Autoria Própria.
5.5
Intensidade da Chuva
A intensidade da chuva para o estudo foi calculada a partir da fórmula da Curva
IDF – Intensidade, Duração e Frequencia, da cidade de Santa Rosa obtida a partir do
PMSB (2010). A fórmula obtida foi a seguinte:
Onde:
i = Intensidade da chuva (em mm/h);
Tr = Tempo de retorno da chuva (em anos);
t = duração da precipitação (em horas).
Dos dados necessários para a realizar o cálculo da intesidade da chuva, o
Tempo de Retorno foi optado por ser de 100 anos e a duração da chuva foi escolhida
como o tempo de concentração da bacia hidrográfica, que está mostrado a seguir.
5.5.1 Tempo de Concentração
Como mostrado no capítulo 3, existem muitas fórmulas e maneiras de se calcular
o tempo de concentração. No estudo foi escolhido as fórmulas da SCS e de Kirpich
(1940).
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
50
SCS:
( )
Onde:
Tc = Tempo de concentração (horas);
L = Comprimento do talvegue principal da bacia (km);
I = Inclinação do talvegue principal da bacia.
Kirpich:
Tc = Tempo de concentração (horas);
Lb = Comprimento do talvegue principal da bacia (km);
h=
Diferença de cotas do talvegue principal da extrema montante até a seção
de referencia (m).
5.5.1.1 Comprimento do talvegue principal da bacia
Através do auxílio do software autocad e das imagens de satélite disponíveis no
software Google Earth foi possível medir o comprimento do talvegue principal. Seu
comprimento é Lb = 2819,22 m.
5.5.1.2 Inclinação do Talvegue e diferença das cotas de altura
Com o auxílio do software Google Earth é possível identificar a inclinação do
talveguei principal devido a um recurso disponível na qual você traça um caminho, no
caso o talvegue principal da bacia, e ele te da as informações de inclinações e
comprimentos ao longo de todo o trecho.
A figura a seguir representa todo o trecho principal do talvegue a bacia estudada
em azul e sua inclinação ao longo de toda extensão.
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Figura 18 - Trecho do Talvegue Principal e sua Inclinação
Fonte: Autoria Própria.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
52
Para o método SCS foi utilizado a inclinação média igual a de 2,4% já calculada
pelo Software Google Earth e para o método de Kirpich foram usados a diferença entre
cotas máximas de 309m até 273m tendo um Δh de 36m.
SCS:
( )
(
)
Kirpich:
5.5.2 Cálculo da Intensidade da Chuva
Com o valor do tempo de concentração, escolhido do método do SCS, foi
considerado como o tempo de duração da chuva e a escolha do tempo de retorno como
100 anos foi calculado intensidade da chuva através da fórmula mostrada anteriormente
e obtido o seguinte valor:
5.6
Vazão Atual da Bacia
O cálculo da vazão de uma bacia através do método racional é dado pela
seguinte formula:
Onde:
Qmax= Vazão máxima;
C = Coeficiente de perdas;
I = Intensidade da precipitação (mm/h);
A = Área da bacia hidrográfica (km²)
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Utilizando a intensidades da chuva, a área e o coeficiente C sendo dividida entre
as áreas impermeáveis (Telhados e Ruas = 0,85) e verdes (Vegetação = 0,20) foi
obtido o seguinte valor.
5.7
Vazão da Bacia sem áreas impermeabilizadas
O cálculo da vazão de uma bacia através do método racional é dado pela
seguinte fórmula:
Onde:
Qmax= Vazão máxima;
C = Coeficiente de perdas;
I = Intensidade da precipitação (mm/h);
A = Área da bacia hidrográfica (km²)
Utilizando a intensidade da chuva, a área total, considerando tudo com
vegetação nativa e o coeficiente C sendo todos como áreas verdes foi obtido o seguinte
valor.
5.8
Hidrogramas
A partir dos dados obtidos anteriormente é possível criar os hidrogramas das
chuvas os considerados como traingulares.
5.8.1 Hidrograma Pré-Urbanização
A partir dos dados da vazão e tempo de concentração foi admitido o formato do
hidrograma como tringular e que o coeficiente C represente a transformação da chuva
total em excedente.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
54
Figura 19 - Hidrograma Pré-Urbanização
Fonte: Autoria Própria.
5.8.2 Hidrograma Pós-Urbanização
Da mesma forma que o hidrograma pré-urbanização este foi realizado a partir
dos dados da vazão e tempo de concentração e admitido o formato do hidrograma
como tringular e que o coeficiente C represente a transformação da chuva total em
excedente.
Figura 20 - Hidrograma Pós-Urbanização
Fonte: Autoria Própria.
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5.9
Dimensionamento dos SUDs
Como já citado no capítulo 3 McCuen (1989), através de hidrogramas
triangulares, realizou o cálculo do volume do reservatório, e apresentou a seguinte
expressão para o cálculo do Vs (volume entre o hidrograma de entrada e o hidrograma
de saída):
onde
No caso da bacia estudada são obtidos os seguintes volumes:
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
56
6 ANÁLISE DOS RESULTADOS
Neste capítulo estarão apresentados as análises dos resultados obtidos no
desenvolvimento do trabalho e alguns comparativos e influências que o uso de métodos
de diminuição da vazão teria em relação a toda a área de estudo.
6.1
Mapeamento das áreas
O mapeamento de todas as áreas da bacia permitiu algumas considerações
essencias para o estudo e para futuros estudos sobre esse assunto.
A totalidade da área impermeavéis de telhados, calçadas e ruas asfaltadas não
chegou a passar de 15% da área total estuda, no caso 8,85% de áreas de calçadas e
telhados e 5,66% de áreas de ruas, numa totalidade de 14,51%, sendo muito inferior a
área permeavel existente com um total de 85,49%.
Figura 21 - Porcentagem das áreas da bacia estudada
100,00
100
85,49
90
80
% das áreas
70
60
50
40
30
20
10
8,85
5,66
0
Coberturas e
Calçadas
Ruas
Áreas Verdes e
Vegetação
Total:
Fonte: Autoria Própria.
Isso se da ao fato de a bacia estudada estar na parte inicial do arroio
pessegueirinho onde grande parte de sua área de drenagem ainda não apresenta
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desenvolvimento urbano, sendo bastante ocupada por áreas verdes e de preservação,
essa ao redor do arroio pessegueiro.
Sobre o mapeamento das áreas de telhados e calçadas pode-se perceber que
em grande parte dos terrenos apresentavam taxas de ocupação médias. Dessa forma,
a maioria das quadras apresentavam uma área verde equivalente a impermeável e
assim a quantidade de escoamento produzida é menor comparada ao que poderia ser
produzido pois essas áreas impermeáveis são a parte com maior influência na
produção direta da vazão.
Figura 22 - Taxa de Ocupação dos Terrenos e Quadras
Fonte: Autoria Própria.
A existência dessa taxa de ocupação baixa nessas áreas urbanas acontece
porque elas são mais destinadas ao uso residencial, onde a construção de habitações
devem respeitar a limites impostos por lei na cidade e onde não há a necessidade de
ocupação total do lote como existem em áreas comerciais nos grandes centros
urbanos.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
58
As áreas das ruas apresentam pequena porcentagem em relação ao total, mas
mesmo assim elas tem grande influência nos escoamentos produzidos devido ao fato
de serem impermeáveis e da mesma forma que os telhados e calçadas transformam a
precipitação em escoamento diretamente.
As áreas verdes são principalmente ocupadas plantações, glebas urbanas de
área muito elevada e em alguns locais ainda apresentam floresta nativa. Essas
florestas existem apenas ao redor do Arroio, onde é definido por lei como áreas de
preservação. Ainda assim existem em vários locais ao longo do Arroio construções e
habitações que não respeitam os limites de distância impostos por essas leis podendo
sofrer grandes danos sobre áreas de preservação ambiental ao redor de rios.
Figura 23 - Habitações nas proximidades do Arroio Pessegueiro
Fonte: Autoria Própria.
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6.2
Vazões e Volumes
O cálculo das vazões e volumes produzidos por uma chuva nessa bacia
hidrografica estudada permitiu algumas considerações essencias para o estudo e para
futuros estudos sobre esse assunto.
Para o cálculo das vazões e volumes de água produzido nessa bacia foi
necessário o cálculo da intensidade da chuva e esta apresentou um valor elevado de
194,72 mm/h. Esse alto valor é devido a escolha de um tempo de retorno de 100 anos,
tempo normalmente escolhido para obras de macrodrenagem, significando que uma
chuva desse tipo só aconteceria uma vez a cada 100 anos.
Outra condicionante nesse valor foi o tempo de duração da chuva, utilizado 9,33
minutos, que para bacias pequenas pode ser utilizado igual ao tempo de concentração
que é calculado a partir da inclinação do talvegue principal da bacia, no caso o arroio
pessegueirinho.
A partir dessa chuva e do mapeamento das áreas da bacia foi utilizado o método
racional para obter as vazões para depois da da urbanização e para antes da
urbanização e obtido os seguintes valores.
Tabela 8 - Vazões Encontradas
Relação Vazão Pré-Pós
Pré (m³/s)
Pós (m³/s)
62,33837684 91,72709452
Figura 24 - Relação da Vazão Produzida
Vazão produzida
(m³/s)
100
80
60
40
20
0
Pré Urbanização(m³/s)
Pós Urbanização(m³/s)
Fonte: Autoria Própria.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
60
Através de uma análise dessas vazões percebe-se que ocorreu um aumento de
47,14%, isso é um aumento de 29,39 m³/s de vazão, em relação ao inicial produzido
quando não haviam áreas impermeáveis, apenas vegetação.
Esse aumento de 47,14% de vazão que ocorre, quando comparado ao
mapeamento das áreas urbanas mostra que apenas um pequeno crescimento de áreas
impermáveis, no caso 14,51%, divididos entre telhados, calçadas e ruas pavimentadas,
altera consideravelmente o volume de água produzido e os riscos de enchentes e
alagamentos nessas áreas.
Mesmo com a bacia apresentando grandes áreas verdes, essa parte do arroio
pessegueirinho está em áreas propícias a enchentes segundo o Plano Municipal de
Saneamento Básico de 2010, devido as suas caracteristicas topográficas e urbanas.
Isso pode ser percebido no mapeamento das áreas feitas observando as construções
ribeirinhas apresentadas acima que desequilibram o perfil natural dos rios e ao aumento
de vazão produzido devido ao crescimento de áreas impermeáveis.
Fazendo uma comparação entre os hidrogramas é possível perceber uma
grande produção a mais de escoamento e consequentemente volume no total da bacia
como mostra a figura a seguir:
Figura 25 - Hidrograma comparativo entre as Chuvas
Pré e Pós Desenvolvimento Urbano
Fonte: Autoria Própria.
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6.3
Reservatórios de Detenção
Com as vazões calculadas e o comparativo dos hidrogramas foi possível realizar
o cálculo de estimativa de volume que essa chuva irá produzir e qual o volume de
detenção necessário utilizando esses reservatórios de detenção para uma potencial
diminuição de enchentes e alagamentos.
Através das fórmulas de McCuen (1989), utilizando dos hidrogramas pré e pós
urbanização foi calculado o volume de detenção necessário que foi igual a 16.432,14
m³.
Esse é o volume necessário de detenção, que deve ser localizado na parte mais
a jusante da bacia, para impedir que esse volume adicional não cause problemas
futuros a jusante da cidade, onde as áreas são mais urbanizadas e que produzem mais
volume de escoamento.
No cálculo do reservatório foi apenas considerado o seu volume total necessário,
não limitado os tipo de reservatórios podendo-se utilizar os mais comuns como também
SUDs, como lagoas, bacias de infiltração e etc.
No ponto a jusante da bacia estuda, próximo ao arroio pessegueirinho, existem
várias áreas verdes de grandes extensões, como mostra a figura 26 a seguir, onde a
construção desses SUDs poderiam ter um grande impacto benéfico nas áreas mais
afetadas por enchentes devido a retenção desse grande volume a mais produzido
durante a duração da chuva para posterior liberação diminuindo assim o volume
escoado.
Como as existentes áreas verdes são grandes e não ocupadas, a execução de
bacias de filtração ou lagoas de detenção são possíveis e deveriam ser até projetadas
devido as futuras expansões da cidade na qual o volume de água produzido pelas
chuvas será consideravelmente aumentado e os problemas futuros a jusante de
enchentes e alagamentos da mesma forma aumentados.
Fazendo um simples dimensionamento considerando um reservatório enterrado
com as dimensões de 50 metros de comprimento por 50 metros de largura e uma altura
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
62
de 7 metros apresenta um volume de 17500 m³, mais do que o necessário para realizar
a detenção dos 16432,14 m³. Essa base de 50 metros por 50 metros ocupa uma área
de 2500 m² que se equivale a 0,0433% da área total da bacia estudada.
Figura 26 - Áreas verdes próximas ao ponto de interesse no Arroio Pessegueiro
Fonte: Autoria Própria.
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63
Sem dúvida, a execução desses sistemas de drenagem sustentáveis terão um
elevado custo inicial, mas com sua utilização os recentes aumentos da quantidade de
enchentes e alagamentos que vem acontecendo na cidade poderiam ter sido evitados e
assim não haveriam prejuízos financeiros e materiais para a prefeitura e para a
população que mora próxima as áreas facilmente inundáveis podendo assim serem
pagos ao longo do tempo.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
64
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Esse trabalho teve como intuito final realizar uma comparação entre volumes de
água produzidos por uma chuva na cidade de Santa Rosa, pré e pós desenvolvimento
urbano, e assim descobrir qual a influência que a crescente urbanização, ocorrência
comum nas cidades brasileiras, teriam em relação direta na produção da vazão total de
uma bacia e assim encontrar os benefícios e a influência que reservatórios de
detenção, ou SUDs, teriam na diminuição total vazão da bacia hidrográfica.
Com a utilização do método racional para o cálculo da vazão produzida pela
bacia a partir dos dados hidrológicos da cidade foi possível encontrar os volumes de
água produzidos por precipitações antes e após a urbanização e assim realizar as
comparações necessárias entre os volumes para descobrir o volume necessário para
os reservatórios de detenção, ou SUDs os beneficios criados por esses SUDs.
Nessa análise pode-se perceber que um pequeno aumento das áreas
impermeáveis, 14,51%, aumenta significativamente a vazão produzida pela bacia, no
caso, um aumento de 47,14% da vazão pré-urbanização. Isso acontece pelo fato dos
telhados, calçadas e ruas asfaltadas transformarem direto a chuva em vazão e as ruas
levarem diretamente através das sarjetas o escoamento para o Arroio Pessegueirinho
aumentando ainda mais sua vazão.
Com o uso de reservatórios de detenção, ou outros métodos de controle de
vazão, que iriam reter esse volume de água excedente produzida pelos telhados,
calçadas e ruas, deixando apenas a parcela da vazão pré-desenvolvimento escoar ao
longo da duração da chuva e após seu término liberar o volume retido aos poucos, seria
possível diminuir assim uma grande quantidade de enchentes e nas áreas de risco à
população.
O Arroio Pessegueirinho apresenta atualmente em boa parte da área estudada
riscos mais elevados de enchentes devido a ocorrência de vários alagamentos nessa
área ao longo dos últimos anos, onde ocorreram grandes prejuízos para várias famílias.
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Comparando as vazões de cálculo e o volume de água produzido é possivel
verificar que existe uma diferença de grande de vazões e o volume excedente
produzido pelas chuvas é bastante elevado podendo assim identificar que essa
urbanização é um dos problemas que afetam a crescente ocorrência dessas enchentes
nessa área.
Sem dúvida essa vazão excedente produzida não é a única variável que
aumenta a ocorrência desses alagamentos, mas se fosse feito um planejamento e
estudos mais aprofundados nessa área seria possível projetar de maneira mais precisa
os Reservatórios ou SUDs, e assim diminuir o número de enchentes e alagamentos
retirando essa variável do aumento da vazão.
Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
66
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José Simão Antunes. Passagens Hidráulicas: Dimensionamento hidrológico e hidráulico
e estimativa de custo assistidos por computador. Recursos Hídricos, Lisboa, v. 24, n.
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SANTA ROSA. Prefeitura Municipal de Santa Rosa. Plano Municipal de
Saneamento Básico Participativo. Santa Rosa, 2010. v. 1.
SECRETARIA DO MEIO AMBIENTE - SEMA. Bacia Hidrográfica dos rios
Turvo
Santa
Rosa
Santo
Cristo.
Disponível
em:
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Acesso em: 15 abr. 2014.
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Águas pluviais e drenagem urbana: Influência de reservatórios de detenção no controle de vazões
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ANEXO A – ÁREAS DE TELHADOS, CALÇADAS E RUAS
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