Drenagem Urbana

DRENAGEM URBANA

Eng. Dr. Antonio Eduardo Giansante

1. Introdução O termo Drenagem Urbana deve ser entendido como o conjunto de medidas

que tenha opor objetivo minimizar os riscos a que as populações estão sujeitas, diminuir os prejuízos causados por inundações e possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica, articulada e sustentável.

As soluções eficazes de drenagem urbana dependem dos seguintes fatores:

existência de uma política para o setor que defina os objetivos a serem alcançados e os meios legais, institucionais, técnicos e financeiros para atingi-los;

política para ocupação do solo urbano devidamente articulada com a política de drenagem urbana, principalmente no que se refere à ocupação das várzeas de inundação;

planejamento que contemple medidas de curto, médio e longo prazos em toda a bacia de drenagem de águas pluviais no complexo maior do ambiente urbano;

existência de entidade eficiente que domine as tecnologias necessárias, implante obras e medidas, desenvolva atividades de comunicação social, promova a participação pública, estabeleça critérios, aplique leis e normas e, enfim, exerça de forma positiva a liderança do setor;

domínio da tecnologia adequada para planejamento, projeto, construção e operação das obras;

campanhas de educação e esclarecimento da opinião pública.

No Brasil, institucionalmente, a infra-estrutura de microdrenagem é reconhecida como da competência dos governos municipais que devem ter total responsabilidade para definir as ações no setor, ampliando-se esta competência em direção aos governos estaduais, na medida em que crescem de relevância as questões de macrodrenagem, cuja referência fundamental para o planejamento são as bacias hidrográficas. Isto é, deve ser de competência da Administração Municipal - a Prefeitura, os serviços de infra-estrutura urbana básica relativos à microdrenagem e serviços correlatos - incluindo-se terraplanagens, guias, sarjetas, galerias de águas pluviais, pavimentações e obras de contenção de encostas, para minimização de risco à ocupação urbana.

Sua extensão não se dispõe de dados confiáveis em relação à drenagem urbana. Estima-se que a cobertura deste serviço - em especial a microdrenagem - atinja patamar superior ao da coleta de esgotos sanitários.

Quanto a macrodrenagem, são conhecidas as situações críticas ocasionadas por cheias urbanas, agravadas pelo crescimento desordenado das cidades, em especial, a ocupação de várzeas e fundos de vales. De um modo geral nas cidades brasileiras, a infra-estrutura pública em relação a drenagem, como em outros serviços básicos, apresenta-se como insuficiente.

O objetivo principal do sistema de drenagem urbana é essencialmente a prevenção a inundações, principalmente em áreas mais baixas, sujeitas aos alagamentos, como também em marginais de cursos naturais de água, sendo a

1

Drenagem Urbana

urbanização desordenada, uma das grandes responsáveis pelo agravamento do problema, em determinados pontos.

Um sistema de drenagem, tanto de águas superficiais, quanto subterrâneas, quando bem executado, pode proporcionar grandes benefícios à comunidade, já que seu objetivo também é combater o empoçamento d’água. Com este, há proliferação de mosquitos que causam doenças como a dengue.

2. Impactos da Urbanização A impermeabilização crescente do solo urbano tem causado uma freqüência

cada vez maior de inundações por causa da falta de áreas verde por onde se infiltraria a água da chuva que passa, assim, a escoar superficialmente e chega rápido aos cursos d’água.

Os sistemas de drenagem são classificados de acordo com suas dimensões, em sistemas de microdrenagem, também denominados de sistemas iniciais de drenagem, e de macrodrenagem.

A microdrenagem inclui a coleta e afastamento das águas superficiais ou subterrâneas através de pequenas e médias galerias, fazendo ainda parte do sistema todos os componentes do projeto para que tal ocorra.

A macrodrenagem inclui, além da microdrenagem, as galerias de grande porte, com diâmetro maior que 1,5m, e os corpos receptores como canais e rios canalizados.

2.1. Sobre o escoamento Superficial As conseqüências da urbanização que mais diretamente interferem com a

drenagem urbana são as alterações do escoamento superficial direto. Tais alterações podem ser dramáticas, verificando-se que o pico da cheia numa bacia hidrográfica urbanizada pode chegar a ser 6 vezes maior do que o pico dessa mesma bacia em condições naturais.

O quadro 1 procura explicitar as relações de causa e efeito da urbanização.

Quadro 1: Causas e efeitos da urbanização sobre as inundações urbanas.

CAUSA EFEITO Impermeabilização - Maiores picos e vazões. Redes de Drenagem - Maiores picos a jusante. Lixo - Degradação da qualidade da água.

- Entupimento de bocas de lobo e galerias.Redes de esgotos deficientes - Degradação da qualidade da água.

- Doenças de veiculação hídrica. - Inundações:conseqüências mais sérias.

Desenvolvimento Indisciplinado - Maiores picos e volumes. - Mais Erosão. - Assoreamento em canais e galerias.

Ocupação das Várzeas - Maiores prejuízos. - Maiores Picos. - Maiores custos de utilidades públicas.

Fonte: Hidrologia - Ciência e Aplicação - Tucci et alli

2

Drenagem Urbana

2.2. Sobre a ocupação do solo: proliferação de loteamentos executados sem condições técnicas

adequadas;

ocupação de áreas impróprias (principalmente várzeas de inundação e cabeceiras íngremes);

proliferação de favelas e áreas invadidas;

ocupação extensa e adensada dificultando a construção de canalizações e eliminando áreas de armazenamento.

2.3. Comportamento político e administrativo: o crescimento acelerado acirra a disputa por recursos entre os

diversos da administração pública e faz prevalecer a tendência de atuar corretivamente em pontos isolados;

medidas para disciplinar a ocupação do solo são dificultadas por conflitos de interesses;

políticas de médio e longo prazos são relegadas a segundo plano.

3. O Sistema Público de Drenagem Urbana De maneira técnica, o sistema de drenagem é definido como o conjunto de

obras que visa a coletar, transportar e dar destino final às águas de chuva, que em excesso sejam indesejáveis em determinada localidade, além de evitar o empoçamento d’água. É composto por dois sistemas distintos, que devem ser planejados e projetados sob diferentes critérios, a saber:

Macrodrenagem: constituído em geral por canais de dimensões maiores, projetados para cheias cujo período de retorno deve estar próximo de 100 anos.

Microdrenagem: formado pelos pavimentos das ruas, guias e sarjetas, bocas de lobo, galerias de águas pluviais e canais de pequenas dimensões. Dimensionado para o escoamento de águas pluviais cuja ocorrência tem período de retorno variando de 2 a 10 anos; quando bem projetado, praticamente elimina as inundações na área urbana;

3.1. Planejamento. O planejamento da drenagem urbana deve ser feito de forma integrada,

considerando os outros melhoramentos urbanos e os planos regionais, quando houver. Após estarem determinadas as interdependências entre o sistema de drenagem urbana e os outros sistemas urbanos e regionais, o primeiro pode ser alvo de planejamento mais específico.

A elaboração de planos diretores de drenagem urbana é medida altamente recomendável e constitui estratégia essencial para a obtenção de boas soluções. Possibilitam, quando bem elaborados:

estudar a bacia hidrográfica como um todo e, conseqüentemente, chegar a soluções de grande alcance no espaço e no tempo, evitando medidas de caráter restrito que muitas vezes deslocam e até agravam as inundações em outros locais;

estabelecer normas e critérios de projeto uniformes para toda a bacia, como período de retorno a ser adotado, gabaritos de pontes etc;

3

Drenagem Urbana

identificar áreas que possam ser preservadas ou adquiridas pelo poder público antes que sejam ocupadas ou seus preços se tornem proibitivos;

estabelecer o escalonamento da implantação de medidas necessárias de forma tecnicamente correta e de acordo com os recursos disponíveis;

possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica pela articulação do plano de drenagem com outros existentes na região (planos viários, de transporte público, de abastecimento de água etc);

dar respaldo técnico e político à solicitação de recursos;

privilegiar a adoção de medidas preventivas de menor custo e maior alcance.

3.2. Benefícios Quando bem projetado, o sistema de drenagem permite que a área urbana se

desenvolva de forma ordenada, a salvo de inundações e prejuízos ao tráfego de pedestres e veículos. Outros benefícios:

obtenção simultânea de menores custos e melhores resultados;

desenvolvimento do sistema viário;

redução do custo de construção e manutenção vias públicas;

melhoria do tráfego de veículos durante as chuvas, por escoamento rápido das águas superficiais;

benefícios à saúde e à segurança públicas;

valorização das propriedades existentes na área beneficiada;

menor custo de implantação de conjuntos habitacionais;

eliminação da presença de águas estagnadas e lamaçais;

rebaixamento do lençol freático;

recuperação de terras inaproveitadas;

menor custo de implantação de parques e áreas de lazer;

segurança e conforto para a população habitante ou transeunte pela área de projeto entre outros.

4. Medidas para Controle de Inundações

Classificam-se em estruturais, as obras, e as não-estruturais como educação ambiental, não impermeabilização do solo, diretrizes em planos diretores etc. A solução de drenagem, na realidade, é feita por uma combinação de ambas medidas.

4.1. Estruturais: controle da cobertura vegetal;

controle da erosão do solo;

construção de diques;

modificações do rio;

reservatórios.

4

Drenagem Urbana

4.2. Não estruturais: regulamentação do uso da terra ou zoneamento da áreas inundáveis;

construção à prova de enchentes;

sistema de previsão e alerta;

seguro de enchente.

5. Chuvas As águas que passam pelo sistema de drenagem superficial são

fundamentalmente originárias de precipitações pluviométricas cujos possíveis transtornos que seriam provocados por estes escoamentos, devem ser neutralizados pelos sistemas de drenagem pluviais ou esgotos pluviais. As precipitações pluviométricas ocorrem tanto da forma mais comum conhecida como chuva, em formas mais moderadas como neblinas, garoas ou geadas, ou mais violentas como acontece nos furacões, precipitações de granizo, nevascas entre outros. No entanto nas precipitações diferentes das chuvas comuns as providências coletivas ou públicas são de natureza específica para cada caso.

5.1. Tipos de Chuva

A Hidrologia divide em três, os tipos de chuvas, a saber:

convectivas: são precipitações formadas pela ascensão das massas de ar quente da superfície, carregadas de vapor d'água. Ao subir o ar sofre resfriamento provocando a condensação do vapor de água presente e, conseqüentemente, a precipitação. São características deste tipo de precipitação a curta duração, alta intensidade, freqüentes descargas elétricas e abrangência de pequenas áreas.

chuvas orográficas: são normalmente provocadas pelo deslocamento de camadas de ar úmido para cima devido a existência de elevação natural do terreno por longas extensões. Caracterizam-se pela longa duração e baixa intensidade, abrangendo grandes áreas por várias horas continuamente e sem descargas elétricas.

chuvas frontais: originam-se do deslocamento de frentes frias ou quentes contra frentes contrárias termicamente, são mais fortes que as orográficas abrangendo, porém, como aquelas, grandes áreas, precipitando-se intermitentemente com breves intervalos de estiagem e com presença de violentas descargas elétricas.

5.2. Medição de Chuva

Para que se faça a medição da quantidade de chuva que cai sobre a terra, dois aparelhos são empregados:

Pluviômetro: mais utilizado devido a simplicidade de suas instalações e operação, é facilmente encontrados, nas sedes municipais. No pluviômetro é lido a altura total de água precipitada, ou seja, a lâmina acumulada durante a precipitação, sendo que seus registros são sempre fornecidos em milímetros por dia ou em milímetros por chuva, com anotação da mesma dependendo da capacidade do operador.

Pluviógrafo: encontrado nas estações meteorológicas, registra a intensidade de precipitação, ou seja, a variação da altura de chuva com o tempo. Este aparelho registra em uma fita de papel em modelo apropriado, simultaneamente, a quantidade e a duração da

5

Drenagem Urbana

precipitação. A sua operação mais complicada e dispendiosa e o próprio custo de aquisição do aparelho, tornam seu uso restrito, embora seus resultados sejam bem mais importantes hidrologicamente.

5.3. Intensidade de Chuva

É a quantidade de chuva por unidade tempo para um período de recorrência e duração previstos. Sua determinação, em geral, é feita através de análise de curvas que relacionam intensidade/duração/freqüência, elaboradas a partir de dados pluviográficos anotados ao longo de vários anos de observações que antecedem ao período de determinação de cada chuva.

Para localidades onde ainda não foi definida ou estudada a intensidade da chuva, o procedimento prático é adotar, equações já determinadas para regiões similares climatologicamente.

6. Macrodrenagem São intervenções em fundos de vale que coletam as águas pluviais de áreas

providas ou não de sistemas de microdrenagem. Nos fundos de vale o escoamento é normalmente bem definido, ainda que não exista um curso d’água perene.

A macrodrenagem inclui, além da microdrenagem, as galerias de grande porte com diâmetro maior que 1,5m, e os corpos receptores como canais e rios canalizados. Portanto, sua atuação é sobre os cursos d’água perenes principalmente. Obras de macrodrenagem visam a evitar as enchentes nas áreas urbanizadas, englobando retificações e construções de canais, revestidos ou não, com maior capacidade de transporte que o canal natural e bacias de detenção.

A ocupação de várzeas é uma das grandes causas das áreas urbanas. Uma primeira atividade a efetuar para resolver o problema de inundação num município é reconhecer se há ocupação de várzea (fig. 1) Esta é identificada por ser um terreno plano paralelo ao curso d’água. Topograficamente, a primeira curva de nível estaria afastada das margens de um rio, mostrando que se trata de várzea e que sua formação provável foi feita pelo próprio curso d’água.

Na fig. 2, as várzeas estão mostradas hachuradas, sendo uma área que não deve ser ocupada por domicílios permanentes. Uma opção é a construção de parques lineares, sujeitos à inundação periódica na época das chuvas, bastando limpá-los para que novamente possam ser utilizados. A fig. 3 já mostra o perfil de ocupação de fundo de vale sujeito à inundação periodicamente.

As medidas estruturais de solução de problemas de macrodrenagem estão na fig. 4. Observe-se que se denomina canalização a regularização da seção de um curso d’água. Deve-se procurar efetuar sempre com seção aberta, evitando a fechada (fig. 5) que dificulta muito a limpeza. Na concepção e projeto de obras de drenagem, o projetista também precisa considerar as etapas de operação e manutenção, logo atividades que fazem parte da própria existência obra.

A solução dos problemas de inundação de áreas urbanas passa não somente pelas medidas estruturais, sendo que as não-estruturais são igualmente importantes. Estas se dividem nas preventivas, como plano diretor de município que proíba ocupação de várzeas e nas corretivas, como a remoção de população de área periodicamente submetida à inundação. Esta é uma alternativa a considerar.

6

Drenagem Urbana

Fig.1: identificação de várzeas.

7

Drenagem Urbana

Fig. 2: várzeas de um rio.

Fig. 3: perfil de ocupação de um fundo de vale sujeito à inundação.

8

Drenagem Urbana

Fig. 4: medidas estruturais de macrodrenagem.

9

Drenagem Urbana

Fig. 5: canalização aberta e fechada.

10

Drenagem Urbana

7. Microdrenagem Os sistemas de microdrenagem, também denominados sistemas iniciais de

drenagem, inclui a coleta e afastamento das águas superficiais ou subterrâneas através de pequenas e médias galerias, fazendo ainda parte do sistema todos os componentes do projeto para que tal ocorra.

7.1. Sarjetas.

Sarjetas são canais situados nas laterais das ruas, junto ao meio fio e ao longo da via, entre o leito viário e os passeios para pedestres com a finalidade de coletar e dirigir as águas de escoamento superficial para locais até às bocas coletoras. Limitadas verticalmente pela guia do passeio, têm seu leito em concreto ou no mesmo material de revestimento da pista de rolamento. Em vias públicas sem pavimentação é freqüente a utilização de paralelepípedos na confecção do leito das sarjetas, sendo neste caso, conhecidas como linhas d'água. (figura 6)

Quando do dimensionamento das sarjetas deve-se considerar uma margem de segurança na sua capacidade, tendo em vista problemas funcionais que tanto podem reduzir seu poder de escoamento como provocar danos materiais com velocidades excessivas. Nas declividades inferiores é freqüente o fenômeno do assoreamento e obstruções parciais através de sedimentação de areia e recolhimento de pequenas pedras reduzindo a capacidade de escoamento. Já nas declividades maiores a limitação da velocidade de escoamento torna-se um fator necessário para a devida proteção aos pedestres e ao próprio pavimento, estimados em função de material e do acabamento superficial das sarjetas.

Portanto, vale ressaltar que, o sistema da microdrenagem é necessário para que se crie condições razoáveis de circulação de veículos e pedestres numa área urbana, por ocasião de ocorrência de chuvas freqüentes, sendo conveniente a verificação do comportamento do sistema para chuvas mais intensas, considerando-se os possíveis danos às propriedades e os riscos de perdas humanas por ocasião de temporais mais fortes.

Figura 6 – Modelo de sarjeta.

11

Drenagem Urbana

7.2. Sarjetão. Os sarjetões são canais auxiliares utilizados para guiar o fluxo de água na

travessia de ruas transversais ou desviar o fluxo de um lado para outro da rua, como mostra a figura 7.

Figura 7 – Sarjetão típico em concreto.

7.3. Boca coletora. Comumente conhecida por boca-de-lobo, é uma estrutura hidráulica localizada

em intervalos ao longo das sarjetas, destinada a interceptar as águas pluviais que escoam pelas sarjetas para, em seguida, encaminhá-las à galeria subterrânea mais próxima. As bocas-de-lobo são dos tipos: com grade de entrada, com grade lateral e com grade e entrada lateral (maior engolimento) e de fenda longitudinal. As figuras 8A e 8B mostra um exemplo de boca coletora sob o passeio.

Figura 8A: boca coletora tipo guia chapéu (PMSP).

12

Drenagem Urbana

Figura 8B: Boca coletora sob passeio.

7.4. Canalização de esgotamento de bocas de lobo. A canalização de esgotamento de bocas de lobo é o sistema que interliga a

boca de lobo a uma caixa de ligação ou poço de visita a jusante;

7.5. Caixas de ligação ou de passagem

São caixas de alvenaria subterrâneas, sem tampão externo, isto é, sem tampão visitável ao nível da rua, com finalidade de reunir condutos de ligação ou estes à galeria (1,00 x 1,00 ou 1,40 x 1,40 m).

7.6. Poços de visita

Poços de visita (figura 9) são unidades do sistema de galerias que permitem inspecionar as mesmas e também executar serviços de operação e manutenção. Devem ser previstos nas seguintes situações:

mudanças de direção das galerias;

junções de galerias;

mudanças de secção;

mudanças de declividade;

extremidades de montante;

em trechos longos (normalmente a cada 100 metros);

13

Drenagem Urbana

Fig. 9: poço-de-visita.

7.7. Galerias

Galerias de águas pluviais são todos os condutos fechados destinados ao transporte das águas que escoam superficialmente, vindas das precipitações pluviais e captadas pelas bocas coletoras, que têm como objetivo encaminhar essas águas ao seu destino final.

Projetadas como conduto livre, à secção plena, podendo estar localizadas no eixo ou terço transversal da rua, tecnicamente o sistema de galerias pluviais é um conjunto de bocas coletoras, condutos de ligação, galerias e seus órgãos acessórios tais como poços de visita e caixas de ligação. É a parte subterrânea de um sistema de microdrenagem.

Os materiais utilizados na construção de galerias são:

14

Drenagem Urbana

concreto simples para diâmetros entre 300 e 600mm;

concreto armado para diâmetros entre 600 e 1200 ou 1500 mm (diâmetro máximo varia conforme a localidade); acima de 1200 mm passa-se a adotar o concreto armado moldado “in-loco”, com secções retangulares.

Figura 10: esquema de microdrenagem.

Fig. 11: corte típico mostrando as estruturas hidráulicas da microdrenagem.

15

Drenagem Urbana

Fig. 12: exemplo de microdrenagem para uma bacia urbana.

16

Drenagem Urbana

8. Bibliografia CETESB. 1986. Drenagem Urbana - Manual de Projeto. São Paulo. 3a. edição

Furquim, S.L.L. - Hidrologia. São Paulo - Centro Acadêmico Horácio Lane - Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie.

Macintyre, A,J. 1986. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. Rio de Janeiro: Editora Guanabara. Tucci, C.E.M et alli 1993. Hidrologia - Ciência e Aplicação. São Paulo: Edusp. Wilken, P.S. 1978. Engenharia de Drenagem Superficial. São Paulo:CETESB.

Foram utilizados ainda materiais de origem diversa não-identificada.

17