21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
VI-035 – QUALIDADE DAS ÁGUAS DE CÓRREGOS EM SÃO JOSÉ DOS
CAMPOS
Íria Fernandes Vendrame1
Professora Adjunto no Departamento de Hidráulica do Instituto Tecnológico de
FOTO
Aeronáutica
(ITA/CTA). Engenharia: área de Recursos Hídricos e Saneamento pela POLITÉCNICA /
NÃO
USP, São Paulo, SP, 1993. Pós-doutorado: no Institute of Hydrology, Wallingford,
DISPONÍVEL
Inglaterra, em 1995. Área de atuação: Hidrologia Ambiental
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Maria Aparecida Senaubar Alves
Tecnologista Senior III, da subdivisão de meteorologia da Divisão de Ciências
Atmosféricas do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE/CTA) desde 1985.-Mestrado em Meteorologia no
Instituto Astrônomico e Geofísico-USP, São Paulo, SP, 1987.-Área de atuação: Meteorologia por satélite.
Endereço(1): Rua Richard Wallaucheck 104, Jardim das Colinas, São José dos Campos-SP. CEP:12242-090
Fax: 012 3476803 - e-mail: [email protected]
RESUMO
As bacias dos córregos Vidoca e Senhorinha têm apresentado diversas enchentes ao longo de seu percurso
nos últimos anos, por isso, foram escolhidas para serem estudadas nesse trabalho. As bacias vêm sofrendo um
acelerado processo de urbanização nos últimos anos, já que alguns novos loteamentos foram assentados, os
quais além de impermeabilizarem a área também lançam seu esgoto doméstico e parte do lixo nos córregos,
o que agrava ainda mais os problemas de inundações e de registro de doenças de veiculação hídrica. Essa
substituição de áreas antes recobertas com vegetação por áreas impermeabilizadas diminui sensivelmente o
volume de água infiltrado no solo e seu tempo de escoamento, gerando um aumento significativo do volume
total de água escoado num relativamente curto intervalo de tempo após o início da chuva.
Apresentam-se os resultados de simulações do hidrograma de enchentes para o córrego Senhorinha, bem
como um resumo da climatologia local.
Amostras dos córregos foram coletadas no período de seca e no chuvoso, a fim de analisar a qualidade das
águas em termos de pH, coliformes fecais, DBO e OD, as quais mostraram que os valores medidos estão bem
acima dos limites recomendados na resolução do CONAMA n° 20 de 18/06/1986, apesar de a estação de
tratamento de esgotos de São José dos Campos, inaugurada em 1997, estar com 50% de sua capacidade
ociosa. O córrego Vidoca é o manancial de abastecimento do Centro Tecnológico de Aeronáutica (CTA),
criado em 1950, que hoje conta com uma população de 5000 pessoas, tendo sido essa uma das motivações do
desenvolvimento deste trabalho.
PALAVRAS-CHAVE: Enchentes, Qualidade das Águas, Urbanização.
INTRODUÇÃO
Toda a comunidade gera resíduos tanto sólidos quanto líquidos. A fração líquida dos mesmos−águas
residuárias−é essencialmente a água de que se desfaz a comunidade, e que é contaminada durante os
diferentes usos para os quais foi empregada. As águas residuárias podem ser provenientes de residências,
instituições públicas, estabelecimentos industriais e comerciais.
A qualidade das águas superficiais está sujeita a alterações naturais (chuvas, insolação e ventos) e artificiais ,
aquelas ligadas a atividades antropogênicas, que influenciam nas características físico-químicas,
microbiológicas e biológicas. O sistema aquático, frente ao impacto poluidor, perde seu equilíbrio natural
inutilizando essas águas para os diversos usos. No entanto, fenômenos físicos, químicos e biológicos
denominados de autodepuração, permitem a recuperação total ou parcial do ambiente, o qual retorna ao
equilíbrio inicial ou na maioria dos casos, estabelece um novo equilíbrio. Este novo equilíbrio é limitado e
depende da quantidade de oxigênio dissolvido presente na massa líquida, da capacidade de reaeração do rio,
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córrego ou lago, e também, da capacidade biodegradadora dos microrganismos heterotrofos. Por isso, se as
cargas poluidoras no corpo receptor forem excessivas em relação ao suprimento de oxigênio, poderão resultar
condições anaeróbias extremas que ocasionarão a ausência de vida aquática do mesmo.
A nordeste do estado de São Paulo no médio vale do Paraíba, cortada pela rodovia Presidente Dutra, São José
dos Campos, além de estar entre as cidades do Rio de Janeiro e São Paulo, ainda fica próxima ao litoral norte
do estado e da serra da Mantiqueira. A população saltou de 44804 habitantes em 1950 para 538 909 no ano
de 2000, devido principalmente ao acelerado desenvolvimento industrial. A população residente na zona
urbana é de 98,0% restando apenas 2% na zona rural. A cidade conta com 98% de atendimento de água e
45% de tratamento de esgotos [1].
O processo de ocupação através da ação não planejada, quando conduzido de forma agressiva provoca
degradação ambiental, no qual, o homem é o principal agente. O problema da erosão que se verifica em
várias cidades está diretamente relacionado às condições precárias de infra-estrutura urbana, projetos mal
concebidos e práticas de parcelamento do solo inadequadas. As conseqüências da erosão acelerada são danos
a equipamentos de infra-estrutura nas áreas urbanas e o assoreamento dos rios e reservatórios. A
urbanização, forma mais drástica do uso do solo, impõe estruturas pouco permeáveis, fazendo com que ocorra
diminuição da infiltração e aumento da quantidade e da velocidade do escoamento das águas superficiais.
Somando-se a isso, há ainda o problema do lançamento de esgotos domésticos e industriais que formam lodo
no fundo do corpo receptor o que também contribui para a diminuição da seção de escoamento.
DADOS E METODOLOGIA
DESCRIÇÃO DAS BACIAS DOS CÓRREGOS SENHORINHA E VIDOCA - A BACIA VEM
SOFRENDO UM ACELERADO
processo de urbanização nos últimos anos, alguns novos loteamentos foram assentados, que além de
impermeabilizarem a área também lançam seu esgoto doméstico e parte do lixo nos córregos, o que agrava
ainda mais o problema de inundações. O desmatamento nas cabeceiras e obras de terraplanagem também
geraram um grande volume de sedimentos que se depositam nos trechos com menor declividade longitudinal
contribuindo para a diminuição da seção transversal de escoamento. Essa substituição de áreas antes
recobertas de vegetação por áreas impermeabilizadas diminui sensivelmente o volume de água infiltrado no
solo e seu tempo de escoamento, gerando um aumento significativo do volume total de água escoado num
pequeno intervalo de tempo após o início da chuva.
A seção de controle escolhida para aplicar o modelo IPH-II [2] foi o ponto de encontro do córrego
Senhorinha com a rodovia Presidente Dutra, na altura do km 154 da rodovia, onde existe um bueiro que se
constitui num ponto de estrangulamento. A definição da área da bacia de contribuição, bem como outras
características da bacia, basearam-se em planta topográfica, na escala 1:50000, fornecida pela prefeitura
municipal de São José dos Campos. As características fisiográficas da bacia do córrego Senhorinha são: área
=9 km2; perímetro=16 km; comprimento axial = 7,5 km; declividade média da bacia = 45m/km e
declividade média do córrego = 16m/km.
A população registrada no censo de 2000, residente na área da bacia dos córregos Senhorinha e Vidoca, é de
180 000 habitantes ocupando 39 504 domicílios e a área impermeabilizada corresponde atualmente, a 90%
das bacias [3]. A área da bacia está dentro do intervalo que o critério de Ven Te Chow considera como uma
bacia pequena e muito distante de valores em que o efeito de armazenamento possa ser considerado
significativo diante da intensidade e da duração da chuva, podendo-se admitir que a distribuição espacial da
chuva é uniforme em toda a área. O tempo de concentração da bacia foi estimado com base nas suas
características geométricas considerando-se o tempo de entrada e o tempo de percurso no canal. O valor
encontrado para o tempo de concentração foi 135 minutos. A figura 1 apresenta parte das bacias do córrego
Vidoca e Senhorinha. O córrego Senhorinha no seu trecho final, antes da confluência com o córrego Vidoca,
corta uma região onde existem condomínios de alto padrão exalando um odor fortíssimo em dias quentes no
período seco. O mesmo acontece com o córrego Vidoca em seus últimos 4km , antes da sua confluência com
o rio Paraíba do Sul.
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MÉTODO PARA ESTIMAR VAZÃO
O modelo IPH-II foi desenvolvido visando o uso em estudos e projetos em áreas rurais e urbanas. O modelo
utiliza poucos parâmetros, e é baseado em metodologias conhecidas, não possui algoritmos de propagação em
cursos d’água, e, portanto, deve ser utilizado em casos em que o escoamento em cursos d’água não exista ou
seu efeito não seja relevante no processo em estudo. A propagação contemplada no modelo refere-se somente
ao escoamento na superfície da bacia. A grande vantagem apresentada pelo hidrograma obtido através da
simulação é que, ao contrário dos demais métodos que apresentam apenas o valor de vazão máxima, ele
apresenta o comportamento da própria onda de cheia ao longo de duração da precipitação e num período
posterior a ela, apresentando valores de vazão a qualquer instante.
Os parâmetros de entrada do método de Horton modificado, empregado pelo modelo para estimar as perdas
por infiltração, considerando-se que o solo da bacia é um solo argiloso, classe C, foram [5]: capacidade de
infiltração inicial, I0 = 127,0 mm/h; capacidade de infiltração mínima, Ib= 6,4 mm/h; constante do solo da
curva de calibração do método de Horton, k= 0,25 1/s; parâmetro que representa as perdas de água de chuva
que não seja por infiltração, Rmax= 5mm; vazão de base no início da tormenta, Rt1 = 0,5 m3/s/km2 e
fração de área
Figura 1. Córregos Senhorinha e Vidoca, São José dos Campos-SP [4].
impermeável, AIMP = 0,9 no ano 2000.
O número de vezes em que o programa calcula a vazão é igual a 22, para intervalos de 900 segundos, já que
o tempo de base do hidrograma foi estimado em 330 minutos. Foi empregado apenas um posto pluviográfico
na bacia, portanto o número de Thiessen é 1.
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CLIMATOLOGIA
A estação do ano mais seca ocorre nos meses de junho a agosto, com totais mensais inferiores a 50 mm.
Junho e julho são os meses em que tipicamente ocorrem os menores índices de precipitação. As médias
mensais de precipitação de longo período são apresentadas na figura 2. A estação chuvosa ocorre no verão
sendo Janeiro o mês mais chuvoso (210,7 mm), seguido por dezembro (175,3 mm), fevereiro (172,8 mm) e
março (148,4 mm).
No verão a freqüência de chuvas é expressiva, chove em média 19 dias em janeiro, 17 em dezembro, 16 em
fevereiro e 15 em março. No inverno chove menos de 6 dias por mês nos meses de junho e agosto, e menos
de 5 dias por mês no mês de julho. O número médio de dias de chuva por mês para o período analisado é
apresentado na figura 3.
A temperatura média mensal estimada para o período de 1974 a 1998 é apresentada na tabela 1. A
temperatura é um dado importante no fenômeno da autodepuração de corpos d’água, uma vez que influencia
na cinética das reações bioquímicas e também influencia na concentração máxima de oxigênio dissolvido na
massa líquida, a qual é maior para temperaturas mais baixas.
(mm)
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Mês
Figura 2. Distribuição média mensal da precipitação para o período de 1974 a 1998 [ 6]].
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20
18
16
14
12
Dias 10
8
6
4
2
0
Jan Fev Mar Abr
Mai Jun
Jul Ago Set
Out Nov Dez
Mês
Figura 3. Número médio mensal de dias de chuva para o período de 1974 a 1998 [ 6]].
Tabela 1 - Temperatura média mensal em ° C estimada para o período de 1974-1998 [ 6]].
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
23,8 24,1
23,4
22,0
19,0
17,7
17,7
18,5
19,2
21,3
22,2
Dez
23,o
AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS
foram coletadas amostras em em cinco pontos do córrego Vidoca e em três pontos do córrego Senhorinha,
nos dias 2 e 23 do mês de Janeiro de 2001. Não choveu no dia 2 de janeiro, nem no dia anterior. O total
acumulado de precipitação nos últimos cinco dias foi de 82,3mm. No dia 23 de janeiro ocorreu uma chuva
bastante fraca (1,3mm) e no dia anterior não choveu. O total acumulado de precipitação nos últimos cinco
dias foi de 41,2mm. Portanto, o segundo período de janeiro considerado foi menos chuvoso. As vazões
estimadas para os córregos Vidoca (P.04) e Senhorinha (P.03) foram 1,2m3/s e 0,7m3/s respectivamente. As
tabelas 2 e 3 apresentam os valores dos parâmetros analisados. No período seco foram coletadas amostras
apenas em dois pontos, um em cada córrego no dia 23 de abril de 2001, não tendo sido registrada a
ocorrência de precipitação nos últimos 10 dias. O mês de abril do corrente ano foi mais chuvoso do que a
média do período analisado, por isso apesar de se tratar do período seco ainda havia uma considerável
contribuição do lençol freático nas vazões dos córregos colaborando para a diluição dos efluentes. As
amostras coletadas no dia 23/04/2001 foram analisadas pelo laboratório Quimbiol-Centro Laboratorial e
Gestão Ambiental de Taubaté e forneceram os valores apresentados na tabela 4 para a demanda bioquímica
de oxigênio, demanda química de oxigênio dissolvido e para os coliformes fecais. A figura 4 mostra o ponto
de coleta de amostras no córrego Vidoca com a Av. São João (P.04), em 24/04/2001.
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Tabela 2. Parâmetros observados em 02/01/2001 nos córregos Vidoca e Senhorinha [ 7]] .
Cód.
DBO OD pH Coliformes
Local da Coleta
5,20
total
mg/l mg/l
org/100ml
P.01 Vidoca Bairro Interlagos Nascente
3 6,36 6,4
6200
P.02 Vidoca-Próximo Res. Sabesp-V.São Bento
3 3,22 6,2
54700
P.03 Vidoca-Av. Jorge Zarur (sob ponte Via Dutra)
14 3,26 6,3
>2419200
P.04 Vidoca-Av.São João (ponte Shopping Colinas)
39 3,58 6,2
>2419200
P.05 Vidoca-ponte próximo a Foz (após Esplanada do Sol) 30 3,42 6,2
>2419200
P.01 Senhorinha-Av.Cidade Jardim c/ Av.2 (D.Pedro I )
P.02 Senhorinha-Av.Guadalupe (próx. Res. Dunas)
P.03 Senhorinha-Ponte antes da confluência c/ Vidoca
199 2,16 6,4
194 1,76 6,3
174 0,52 6,4
>2419200
>2419200
>2419200
Coliformes
fecais
org/100ml
630
4100
1299700
>2419200
>2419200
>2419200
>2419200
>2419200
Tabela 3. Parâmetros observados em 23/01/2001 nos córregos Vidoca e Senhorinha [ 7]].
Cód.
Local da Coleta
DBO OD pH Coliformes Coliformes
5,20
total
fecais
mg/l mg/l
org/100ml org/100ml
P.01 Vidoca Bairro Interlagos Nascente
5
6,36 7,0
13500
100
P.02 Vidoca-Próximo Res. Sabesp-V.São Bento
5
6,72 7,0
51720
6300
P.03 Vidoca-Av. Jorge Zarur (sob ponte Via Dutra)
32
2,01 7,2
>2419200
1986300
P.04 Vidoca-Av.São João (ponte Shopping Colinas)
145 0,57 6,8
>2419200 >2419200
P.05 Vidoca-ponte próximo a Foz (após Esplanada do Sol) 176 0,53 6,9
>2419200 >2419200
P.01 Senhorinha-Av.Cidade Jardim c/ Av.2 (D.Pedro I )
P.02 Senhorinha-Av.Guadalupe (próx. Res. Dunas)
P.03 Senhorinha-Ponte antes da confluência c/ Vidoca
148
168
247
0,74 7,0
1,33 7,0
0,49 7,1
>2419200
>2419200
>2419200
>2419200
>2419200
>2419200
Tabela 4. Parâmetros observados em 23/04/2001 nos córregos Vidoca e Senhorinha [ 8]].
Cód.
Local de coleta
DBO5,20 DQO pH
Coliformes
Fecais
mg/l
mg/l
org/100ml
P.04 Vidoca-Av.São João (ponte Shopping Colinas)
207
494
6,8
1,5x107
P.03 Senhorinha-Ponte antes da confluência c/ Vidoca
276
562
6,8
2,4x107
Figura 4. Ponto de coleta de amostras no córrego Vidoca sob a Av. São João (P.04) em 23/04/2001.
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ANÁLISE DOS RESULTADOS
O valor encontrado para a vazão de pico do hidrograma, para a seção de controle no córrego Senhorinha,
para o período de retorno de 25 anos é da ordem de 58 m3/s para o ano de 2000, considerando-se 90% de área
impermeável. Elaborando-se um cálculo aproximado da vazão à seção plena do bueiro, existente na seção de
controle no córrego Senhorinha, utilizando a equação de Manning, encontra-se um valor igual a 40,5 m3/s,
para a capacidade de escoamento. A partir desses resultados pode-se afirmar que o bueiro foi subdimensionado, o que explica as freqüentes inundações no local. Entretanto, dada a ocupação da bacia a
montante, ser predominantemente representada por população de renda bastante baixa pode-se afirmar que
uma das causas de chuvas de média intensidade provocarem inundações é representada pelo lixo
transportado e depositado nas entradas dos bueiros.
A análise dos parâmetros das tabelas 2 e 3, mostra que o córrego Vidoca , próximo ao reservatório da
SABESP, da Vila São Bento, não obedece aos critérios estabelecidos para corpos receptores de classe 3,
quanto ao oxigênio dissolvido e quanto aos coliformes totais e fecais [9]. Como a barragem de captação do
CTA fica um pouco a montante desse ponto, poder-se-ia supor que apresentasse qualidade das águas um
pouco superior já que recebe menor contribuição de esgotos. Mas, levando-se em conta que as amostras
devem ser coletadas em períodos severos de estiagem (vazão mínima associada ao período de retorno de 10
anos, com permanência de sete dias) os valores observados certamente seriam bem mais críticos.
Nos pontos 3, 4 e 5 do córrego Vidoca a classificação já passaria a ser classe 4, mesmo tendo as amostras
sido coletadas na estação úmida. O córrego Senhorinha nos pontos 1, 2 e 3 também seria classificado como
classe 4. Na tabela 4 pode-se verificar que os valores observados no início do período seco já se apresentam
bem mais críticos do que aqueles observados na estação úmida (tabelas 2 e 3).
A SABESP está implantando o coletor tronco ao longo do córrego Senhorinha o que melhorará
sensivelmente a qualidade das suas águas. Para o próximo ano está prevista a implantação do coletor tronco
ao longo do córrego Vidoca e a construção de uma estação elevatória que recalcará os esgotos através de um
emissário até a Estação Recuperadora da Qualidade das Águas Lavapés, o que beneficiará toda a população
residente em tais bacias hidrográficas.
CONCLUSÕES
As alterações causadas acarretaram a diminuição da qualidade das águas, caracterizando forte poluição
hídrica, prejudicando não só a população, pelo aspecto e odor ofensivo de suas águas, como também os
próprios córregos, pelo depósito de material mineral resultante da decomposição da matéria orgânica.
A captação na barragem do CTA precisa ser melhor monitorada, detectando-se, inclusive, a presença de
metais pesados, já que podem existir lançamentos clandestinos de pequenas indústrias, oficinas mecânicas e
galvanoplastias instaladas a montante da barragem.
Dois bueiros a montante no córrego Senhorinha foram substituídos por pontes, minimizando os problemas de
inundações. No km 154 da rodovia Presidente Dutra ainda persiste o problema de inundação, e portanto,
ainda existe a possibilidade de ocorrências de doenças de veiculação hídrica neste local. Este problema
deverá ser sanado no próximo ano, com a construção de mais um túnel sob a rodovia em paralelo aos dois já
existentes, que ampliará a seção de escoamento e assim, diminuirá em muito a ocorrência de inundações
naquele ponto.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
<http:www.sjc.com.br/cidade> acessado em 18 de abril de 2001.
CAMPANA, N., TUCCI, C. E. M. Estimativa da área impermeável de macrobacias urbanas. RBE –
Caderno de Recursos Hídricos, v. 12, n. 2, p 72 – 92 1994.
3. PMSJC (Prefeitura Municipal de São José dos Campos). Plano Diretor do Município de São José dos
Campos: PMSJC, 1996.
4. Lista telefônica de São José dos Campos, mapas, 1999.
5. ANDRADE, R. C.– Simulação do Hidrograma de projeto para o córrego Senhorinha – Trabalho de
Graduação – ITA, 1991.
1.
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6.
SCOFIELD, G.B., SANTOS, C.C. , FERREIRA, N.J. e JORGE, M.P.P.Caracterização do clima da
cidade de São José dos Campos.XI CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, Rio de
Janeiro, 16-20 de outubro de 2000.
7. Relatório SABESP- Unidade de Negócios do Vale do Paraíba, janeiro de 2001.
8. Laudo Analítico- Quimbiol-Centro Laboratorial Gestão Ambiental, 30/04/2001.
9. BARROS, R. T. de V. et allii. Saneamento. Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 1995.
221p. (Manual de saneamento e proteção ambiental para os municípios, 2V).
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