prefeitura municipal de...

PREFEITURA MUNICIPAL DE TERESINA

PLANO DIRETOR DE DRENAGEM URBANA DE TERESINA MANUAL DE DRENAGEM

V

MAIO/2011

I

SUMÁRIO

APRESENTAÇÃO ........................................................................................................................... V

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................................... VII

LISTA DE TABELAS ........................................................................................................................ X

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS .............................................................................................. XII

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 1

1.1 CONTEÚDO DO MANUAL ..................................................................................................... 1

2 INTRODUÇÃO GERAL AOS PRINCÍPIOS DA DRENAGEM PLUVIAL URBANA .................. 3

2.1 PROCESSOS HIDROLÓGICOS E A URBANIZAÇÃO ........................................................................ 3

2.1.1 Ciclo hidrológico ................................................................................................... 3

2.1.2 Impactos da urbanização ..................................................................................... 4

2.2 GÊNESE DAS INUNDAÇÕES ................................................................................................... 6

2.2.1 Inundações ribeirinhas .......................................................................................... 7

2.2.2 Inundações urbanas .............................................................................................. 8

2.3 PRINCÍPIOS PARA O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DOS SISTEMAS DE DRENAGEM PLUVIAL ........ 9

2.4 ALTERNATIVAS PARA A GESTÃO DO ESCOAMENTO PLUVIAL URBANO ......................................... 12

2.5 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DAS MEDIDAS DE CONTROLE ESTRUTURAIS ............................... 12

2.5.1 Armazenamento ................................................................................................. 12

2.5.2 Infiltração ........................................................................................................... 14

2.5.3 Canalização/Ampliação ...................................................................................... 14

2.6 CRITÉRIOS DE PROJETO...................................................................................................... 18

2.6.1 Riscos .................................................................................................................. 18

2.6.2 Chuva de projeto ................................................................................................. 21

2.6.3 Tempo de concentração ..................................................................................... 26

II

2.6.4 Cenários de planejamento .................................................................................. 30

2.6.5 Escalas de projeto (fonte, microdrenagem e macrodrenagem) ......................... 32

3 TÉCNICAS PARA O CONTROLE DE INUNDAÇÕES RIBEIRINHAS .................................. 34

3.1 PREVISÃO DAS INUNDAÇÕES .............................................................................................. 34

3.2 PREDIÇÃO DE CHEIA .......................................................................................................... 36

3.3 MEDIDAS DE CONTROLE .................................................................................................... 37

3.3.1 Medidas estruturais ............................................................................................ 38

3.3.1.1 Medidas extensivas .................................................................................................... 39

3.3.1.2 Medidas intensivas ..................................................................................................... 39

3.3.2 Medidas não estruturais ..................................................................................... 42

4 TÉCNICAS PARA O CONTROLE DE INUNDAÇÕES URBANAS ....................................... 50

4.1 SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA ...................................................................................... 50

4.1.1 Higienista ............................................................................................................ 50

4.1.2 Métodos compensatórios ................................................................................... 52

4.1.3 Desenvolvimento urbano de baixo impacto ....................................................... 53

4.2 MEDIDAS DE CONTROLE ESTRUTURAIS ................................................................................. 56

4.2.1 Na fonte .............................................................................................................. 57

4.2.1.1 Preparo do Solo .................................................................................................. 57

4.2.1.2 Biorretenção ....................................................................................................... 58

4.2.1.3 Telhado Verde ..................................................................................................... 59

4.2.1.4 Pavimentos permeáveis ...................................................................................... 59

4.2.1.5 Captação e aproveitamento de água da chuva .................................................. 62

4.2.1.6 Trincheira de infiltração ...................................................................................... 63

4.2.1.7 Bacias de infiltração ........................................................................................... 64

4.2.1.8 Valos de infiltração ............................................................................................. 65

III

4.2.1.9 Poço de infiltração .............................................................................................. 67

4.2.1.10 Manta de infiltração ........................................................................................... 68

4.2.1.11 Microrreservatórios ............................................................................................ 69

4.2.2 Na microdrenagem ............................................................................................. 71

4.2.2.1 Bacias ou reservatórios de detenção .................................................................. 72

4.2.2.2 Canalização (transporte) .................................................................................... 77

4.2.3 Na macrodrenagem ............................................................................................ 78

4.2.3.1 Bacias ou reservatórios de detenção .................................................................. 79

4.2.3.2 Canalização (transporte) .................................................................................... 79

4.3 MEDIDAS DE CONTROLE NÃO ESTRUTURAIS .......................................................................... 80

5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO ......................................................................... 83

5.1 REDES DE MICRODRENAGEM .............................................................................................. 83

5.1.1 Dados necessários .............................................................................................. 83

5.1.2 Configuração da drenagem ................................................................................ 84

5.1.3 Critérios para o traçado da rede pluvial ............................................................. 85

5.1.4 Componentes hidráulicos do sistema de redes de microdrenagem pluvial ........ 86

5.1.5 Controle de escoamento utilizando estruturas de amortecimento .................... 87

5.1.6 Disposição dos componentes .............................................................................. 90

5.1.7 Determinação da vazão de projeto para rede de microdrenagem: Método

Racional ............................................................................................................................ 92

5.1.8 Dimensionamento hidráulico da rede de condutos ............................................ 95

5.1.8.1 Capacidade de condução hidráulica de ruas e sarjetas ...................................... 95

5.1.8.2 Bocas-de-Lobo .................................................................................................... 97

5.1.8.3 Canalizações ..................................................................................................... 103

5.2 REDES DE MACRODRENAGEM ........................................................................................... 110

IV

5.2.1 Concepção de projeto ....................................................................................... 111

5.2.2 Planejamento, dimensionamento e verificação ............................................... 113

5.2.3 Modelagem hidrológica .................................................................................... 120

5.2.4 Modelagem hidráulica ...................................................................................... 132

5.2.4.1 Propagação em canais ou condutos ................................................................. 132

5.2.4.2 Verificação da linha de energia em regime permanente ................................. 139

5.3 ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO .................................................................................. 156

5.3.1 Concepção de projeto ....................................................................................... 156

5.3.2 Reservatórios de microdrenagem e macrodrenagem ...................................... 159

5.3.3 Reservatórios de lote ........................................................................................ 167

5.4 ESTRUTURAS DE INFILTRAÇÃO .......................................................................................... 177

5.4.1 Viabilidade de implantação .............................................................................. 177

5.4.2 Estimativa dos parâmetros ............................................................................... 179

5.4.3 Dimensionamento de pavimentos permeáveis e sistemas de infiltração em

planos .......................................................................................................................... 186

5.4.4 Dimensionamento de bacias, valos, poços e trincheiras de infiltração ............ 191

5.4.5 Dimensionamento de valos de infiltração para funcionarem como canais ..... 193

6 EQUIPE TÉCNICA.................................................................................................... 195

6.1 EQUIPE CHAVE .............................................................................................................. 195

6.2 EQUIPE DE APOIO TÉCNICO ............................................................................................. 195

7 BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................... 196

V

APRESENTAÇÃO

O Plano Diretor de Drenagem Urbana de Teresina, objeto do Contrato nº 04/2010,

firmado entre a Prefeitura Municipal de Teresina – PMT, por intermédio da Secretaria

Municipal de Planejamento e Coordenação – SEMPLAN, e a Concremat Engenharia e

Tecnologia S. A., tem como finalidades principais, dentre outras: 1) a definição de diretrizes

institucionais visando estabelecer condições de sustentabilidade para as políticas de

drenagem urbana; 2) a caracterização das condições de funcionamento hidráulico das

tubulações, galerias, canais a céu aberto, canais naturais, dispositivos de captação e conexão

entre redes; e 3) as proposições, em nível de gestão, de obras de curto, médio e longo prazo

necessárias ao equacionamento dos problemas encontrados na drenagem urbana de

Teresina.

Dentre os produtos do Plano Diretor de Drenagem Urbana de Teresina, encontram-se

os Manuais Técnicos. A coleção de manuais, composta por três volumes, visa orientar

projetistas e profissionais dos órgãos responsáveis pelo planejamento, implantação e

gerenciamento dos sistemas de drenagem urbana. Os manuais previstos são:

Manual de atualização do cadastro do sistema de drenagem, incorporando

medidas de manutenção e limpeza preventiva;

Manual de inspeção periódica do sistema de drenagem;

Manual de projeto indicando os critérios e metodologias a serem seguidos

quando do projeto de novas intervenções, especialmente de obras hidráulicas

de condução e detenção.

O Manual de Projeto orientará quanto aos métodos de projeto e critérios

construtivos, ficando a critério do projetista o seu uso. Os elementos que devem ser

obedecidos no projeto e implantação são os da legislação pertinente e as normas de

apresentação. Cabe ao projetista desenvolver seus projetos dentro do conhecimento

existente sobre o assunto.

VI

O Manual de Projeto corresponde ao volume 3, que tem o principal objetivo de dar a

orientação aos projetistas e à PMT quanto a critérios de projeto e aspectos específicos da

legislação de controle da drenagem urbana previstos no Plano Diretor de Drenagem Urbana

de Teresina.

O desenvolvimento deste manual foi baseado na experiência de cidades como Porto

Alegre/RS, que desde 2002 possui um volume semelhante. Parte dos conceitos e

metodologias aqui apresentadas foram extraídas do Manual disponibilizado no site da

Prefeitura Municipal de Porto Alegre. Além deste volume, foi utilizado o material didático

elaborado para o treinamento no curso de capacitação da Rede Nacional de Capacitação e

Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental (RECESA) - Núcleo Regional Sul (Souza et

al, 2007).

Este manual deve ser constantemente atualizado, visto que existe um contínuo

desenvolvimento de tecnologias e revisão de metodologias de dimensionamento. Além da

consulta deste material, os projetistas deverão atender às especificações e sugestões que

eventualmente a equipe da PMT possa fazer.

Celso Silveira Queiroz

Diretor do Projeto

VII

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1. Seção transversal de um rio mostrando o vale de inundação (Fonte:

RECESA/Souza et al., 2007 ) ....................................................................................................... 8

Figura 2.2. Hidrogramas típicos de pequenas áreas urbanas, onde o tempo de concentração

é muito pequeno (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre) .......................................... 13

Figura 2.3. Tempo de concentração em uma bacia hidrográfica. ........................................... 27

Figura 3.1. Situação prévia e perspectiva da restauração do rio Cheonggyecheon (Seul,

Coréia do Sul). .......................................................................................................................... 42

Figura 3.2. Zoneamento de áreas inundáveis, sendo (1) a zona de passagem de cheia; (2)

zona com restrições e; (3) zona de baixo risco (Fonte: Souza et al., 2007) ............................. 46

Figura 4.1. Biorretenção. .......................................................................................................... 58

Figura 4.2. Telhados Verdes. .................................................................................................... 60

Figura 4.3. Pavimentos Permeáveis. ........................................................................................ 60

Figura 4.4. Aproveitamento de água de chuva (Brasil, Austrália e E.U.A). .............................. 63

Figura 4.5. Trincheira de infiltração (Manual de Drenagem de Porto Alegre). ....................... 64

Figura 4.6. Bacia de infiltração (CIRIA, 1996). .......................................................................... 65

Figura 4.7. Valo de infiltração (CIRIA, 1996). ........................................................................... 66

Figura 4.8. Vista do valo de infiltração (Urbonas e Stahre, 1993). .......................................... 67

Figura 4.9. Detalhe de um valo de infiltração com uma contenção (Urbonas e Stahre, 1993).

.................................................................................................................................................. 67

Figura 4.10. Poço de infiltração (CIRIA, 1996). ......................................................................... 68

Figura 4.11. Manta de infiltração (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre) ................. 69

Figura 4.12. Detenção na fonte (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre).................... 70

Figura 4.13. Detenções na cidade de Porto Alegre. ................................................................. 72

VIII

Figura 4.14. Sistema de drenagem com capacidade limitada na seção A e uso da detenção

para amortecimento da vazão para volume superior a capacidade de escoamento em A

(detenção off-line). (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre) ....................................... 74

Figura 4.15. Detenção ao longo do sistema de drenagem (parcialmente on-line). Controle de

saída limitado pela seção de jusante. (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre). ......... 74

Figura 4.16. Hidrogramas de pré e pós-ocupação – on-line. ................................................... 75

Figura 4.17. Hidrogramas de pré e pós-ocupação – off-line. ................................................... 76

Figura 5.1. Alinhamento das canalizações de microdrenagem quando há mudança de

diâmetro. .................................................................................................................................. 87

Figura 5.2. Reservatórios de detenção e de detenção (Adaptado de Maidment, 1993). ....... 89

Figura 5.3. Disposição dos sistemas da rede coletora de microdrenagem. ............................ 91

Figura 5.4. Seção transversal de uma sarjeta. ......................................................................... 95

Figura 5.5. Tipos de bocas-de-lobo (DAEE/CETESB, 1980). ...................................................... 98

Figura 5.6. Capacidade de engolimento (DAEE/CETESB, 1980). .............................................. 99

Figura 5.7. Capacidade de esgotamento das bocas-de-lobo com depressão de 5 cm em

pontos baixos das sarjetas (DAEE/CETESB, 1980). ................................................................. 100

Figura 5.8. Traçado da rede de microdrenagem pluvial. ....................................................... 104

Figura 5.9. Delimitação das áreas de contribuição. ............................................................... 106

Figura 5.10. A ocupação da bacia hidrográfica e suas consequências (Fonte: DEP/POA, 2002).

................................................................................................................................................ 112

Figura 5.11. Planejamento de controle de bacia no primeiro estágio de urbanização. ........ 113

Figura 5.12. Etapas do planejamento (Fonte: DEP/POA, 2002). ............................................ 116

Figura 5.13. Hidrograma unitário triangular do SCS. ............................................................. 123

Figura 5.14. Convolução do hidrograma unitário do SCS (Fonte: DEP/POA, 2002). .............. 125

Figura 5.15. Variação dos parâmetros. .................................................................................. 134

IX

Figura 5.16. Curva de precisão (Jones, 1981). ........................................................................ 134

Figura 5.17. Determinação da linha de energia utilizando a equação de Bernoulli. ............. 140

Figura 5.18. Esquema de expansão em condutos. ................................................................. 143

Figura 5.19. Esquema de contração na rede de drenagem. .................................................. 144

Figura 5.20. Determinação do ângulo . ................................................................................ 148

Figura 5.21. Determinação do fator m. .................................................................................. 149

Figura 5.22. Sistema de drenagem para verificação da linha de energia. ............................. 151

Figura 5.23. Perfil longitudinal do sistema de drenagem. ..................................................... 152

Figura 5.24. Linha de energia e linha d’água.......................................................................... 157

Figura 5.25. Relação entre cota e armazenamento. .............................................................. 161

Figura 5.26. Extravasores de reservatórios. ........................................................................... 161

Figura 5.27. Cálculo do amortecimento em reservatório: funções de armazenamento. ..... 162

Figura 5.28. Função vazão x armazenamento. ....................................................................... 162

Figura 5.29. Característica do descarregador de fundo. ........................................................ 170

Figura 5.30. Determinação de hc em um reservatório. ......................................................... 171

Figura 5.31. Diâmetro dos descarregadores de fundo (orifícios) em função da vazão e carga

hidráulica (diâmetros até 60mm). .......................................................................................... 172

Figura 5.32. Diâmetro dos descarregadores de fundo (orifícios) em função da vazão e carga

hidráulica (diâmetros maiores ou igual a 60mm). ................................................................. 173

Figura 5.33. Diâmetro dos descarregadores de fundo (bocal) em função da vazão e carga

hidráulica (diâmetros até 60mm). .......................................................................................... 173

Figura 5.34. Diâmetro dos descarregadores de fundo (bocal) em função da vazão e carga

hidráulica (diâmetros maiores ou igual a 60mm). ................................................................. 174

Figura 5.35. Área da seção transversal do descarregador de fundo (orifício) em função da

vazão e carga hidráulica. ........................................................................................................ 175

X

Figura 5.36. Classificação trilinear dos solos (Caputo, 1969). ................................................ 184

Figura 5.37. Curva envelope (Adaptado de Urbonas e Stahre, 1993) ................................... 185

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1. Dispositivos de infiltração. .................................................................................... 17

Tabela 2.2. Período de recorrência para projetos de redes de drenagem pluvial urbana. ..... 20

Tabela 2.3. Hietograma de 60 minutos pelo método dos blocos alternados. ......................... 26

Tabela 2.4 . Equações para a estimativa do tempo de concentração (Fonte: Adaptado de

Silveira, 2004) * ........................................................................................................................ 27

Tabela 2.5 .Coeficiente de rugosidade de Manning. ............................................................... 30

Tabela 3.1. Medidas estruturais para o controle de inundações ribeirinhas e suas

características. .......................................................................................................................... 38

Tabela 5.1 . Valores de C por tipo de ocupação (adaptado: ASCE, 1969 e Wilken, 1978). ..... 94

Tabela 5.2. Valores de C de acordo com superfícies de revestimento (ASCE, 1969). ............ 94

Tabela 5.3. Coeficiente de rugosidade de Manning . ............................................................... 96

Tabela 5.4. Fatores de redução de escoamento das sarjetas (DAEE/ CETESB, 1980). .......... 102

Tabela 5.5. Fator de redução do escoamento para bocas-de-lobo (DAEEE/CETESB, 1980).. 102

Tabela 5.6. Elementos geométricos das seções dos canais. .................................................. 105

Tabela 5.7. Planilha de cálculo de redes de microdrenagem. ............................................... 108

Tabela 5.8. Relações para Fator Hidráulico de seções circulares. ......................................... 110

Tabela 5.9. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem – Caracterização 1. . 118

Tabela 5.10. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem – Caracterização 2. 119

Tabela 5.11. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem – Caracterização 2. 119

Tabela 5.12. Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas. ........................................... 122

XI

Tabela 5.13. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem 1. ........................... 126

Tabela 5.14. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem 2. ........................... 127

Tabela 5.15. Exemplo de planilha de cálculo para determinar a precipitação efetiva pelo

método do CN-SCS. ................................................................................................................ 127

Tabela 5.16. Parâmetros para convolução. ............................................................................ 129

Tabela 5.17. Planilha de cálculo para a convolução da chuva aplicando o princípio do

hidrograma unitário. .............................................................................................................. 130

Tabela 5.18. Modelo de procedimento para aplicação do método de Muskingum-Cunge. . 137

Tabela 5.19. Exemplo de planilha de propagação do escoamento no método Muskingum-

Cunge. ..................................................................................................................................... 138

Tabela 5.20. Coeficiente de perda de carga por expansão. ................................................... 143

Tabela 5.21. Coeficiente de perda de carga por contração. .................................................. 144

Tabela 5.22. Coeficiente de perda de carga devido a curvas................................................. 145

Tabela 5.23. Coeficientes de perdas em junções e poços-de-visita. ..................................... 146

Tabela 5.24. Coeficiente de perda de carga por junções. ...................................................... 146

Tabela 5.25. Planilha para a determinação do regime de escoamento. ............................... 153

Tabela 5.26. Planilha de cálculo para verificação da linha de energia. ................................. 154

Tabela 5.27. Perdas de carga. ................................................................................................ 156

Tabela 5.28. Modelo de procedimento de projeto: Dimensões e curva cota volume de

reservatório. ........................................................................................................................... 164

Tabela 5.29. Modelo de procedimento de projeto: Descarregador de fundo e/ou vertedor.

................................................................................................................................................ 165

Tabela 5.30. Exemplo de planilha de cálculo para determinação da função auxiliar para a

propagação do escoamento utilizando o algoritmo de Puls. ................................................. 166

XII

Tabela 5.31. Exemplo de planilha para realização da propagação do escoamento utilizando o

algoritmo de Puls.................................................................................................................... 167

Tabela 5.32. Área da seção transversal dos descarregadores de fundo – circulares. ........... 170

Tabela 5.33. Sistema de pontuação para avaliação de possíveis locais de implantação de

dispositivos de infiltração e/ou percolação (Urbonas e Stahre, 1993). ................................. 179

Tabela 5.34. Classificação nominal da brita (Araújo et al., 2000). ......................................... 180

Tabela 5.35. Característica dos concretos sem finos para agregado de 9,5 a 19 mm.

(McIntosh, Botton e Muir,1956 apud Neville, 1982). .......................................................... 181

Tabela 5.36. Experimentos em superfícies urbanas (Genz, 1994). ........................................ 182

Tabela 5.37. Resultados das simulações de chuva nas superfícies (Araújo et al., 2000). ..... 182

Tabela 5.38. Alguns valores típicos de taxas de infiltração. .................................................. 183

Tabela 5.39. Condutividade hidráulica saturada em diversos tipos de solo (Urbonas e Stahre,

1993). ...................................................................................................................................... 184

Tabela 5.40. Porosidade efetiva para materiais típicos (Urbonas e Stahre, 1993). .............. 184

Tabela 5.41. Alguns valores típicos de coeficientes de infiltração, baseados na textura do solo

(Watkins apud CIRIA, 1996). ................................................................................................... 186

Tabela 5.42. Fatores de segurança para o coeficiente de infiltração (CIRIA, 1996). ............. 186

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

AGESPISA Águas e Esgoto do Piauí S/A

ANA Agência Nacional de Águas

CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo

CHESF Companhia Hidroelétrica do São Francisco

XIII

CPRM Serviço Geológico do Brasil

DMAE Departamento Municipal de Água e Esgoto de Porto Alegre

Embrapa Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

INMET Instituto Nacional de Meteorologia

NSF National Sanitation Foundation

PDDrU Plano Diretor de Drenagem Urbana

PERH Plano Estadual de Recursos Hídricos

PMT Prefeitura Municipal de Teresina

SCS Soil Conservation Service

SDU Superintendência de Desenvolvimento Urbano

SEMPLAN Secretaria Municipal de Planejamento e Coordenação

SIG Sistema de Informações Geográficas

SNIRH Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos

1

1 INTRODUÇÃO

Neste manual são apresentados os principais conceitos, tecnologias e metodologias

de dimensionamento atualmente aplicados ao projeto de estruturas de drenagem pluvial.

No entanto, poderão ocorrer casos específicos, em que a equipe da PMT sugerirá estudos,

técnicas e metodologias não contempladas neste volume. O uso de procedimentos não

especificados neste manual deverá ser justificado e previamente aprovado pela equipe da

PMT.

Este manual não tem a pretensão de esgotar a revisão bibliográfica sobre os temas

abordados, mas busca fornecer conceitos básicos e, de forma prática, elementos para que os

projetos sejam realizados de acordo com metodologias padronizadas, recomendadas e

reconhecidas pela equipe da PMT.

A padronização e definição de um conjunto de metodologias conhecidas pela equipe

da PMT resultam de particular importância, dada a grande variedade de técnicas utilizadas

pelos diferentes profissionais em todo o Brasil. Com a padronização, espera-se que o tempo

de análise dos projetos seja reduzido, e que questões subjetivas, como, por exemplo, qual o

resultado mais adequado frente a diferentes técnicas de dimensionamento para um mesmo

fim, sejam equacionadas.

1.1 Conteúdo do manual

Este manual está dividido em cinco capítulos principais:

1. Introdução: as definições preliminares e orientações sobre o uso do manual;

2. Introdução geral aos princípios da drenagem pluvial: neste capítulo são

apresentados conceitos gerais sobre o ciclo hidrológico em áreas urbanas, as

principais características das inundações urbanas, os tipos de sistemas de

2

drenagem pluvial, e critérios de projeto necessários para o tratamento dos

sistemas de drenagem pluvial;

3. Técnicas para o controle de inundações ribeirinhas: neste capítulo são

apresentadas as principais técnicas empregadas para o controle das inundações

de origem ribeirinha;

4. Técnicas para o controle de inundações urbanas: neste capítulo são apresentadas

as principais técnicas empregadas para o controle das inundações, devido à água

pluvial no meio urbano, desde microestruturas até as macroestruturas, além de

sua aplicabilidade;

5. Técnicas de dimensionamento: este último capítulo destina-se a mostrar as

metodologias de dimensionamento das estruturas apresentadas no capitulo

anterior. A apresentação é feita de acordo com o princípio de funcionamento das

obras apresentadas, sejam elas de armazenamento, infiltração ou de condução.

3

2 INTRODUÇÃO GERAL AOS PRINCÍPIOS DA DRENAGEM

PLUVIAL URBANA

2.1 Processos hidrológicos e a urbanização

2.1.1 Ciclo hidrológico

O bom entendimento do ciclo hidrológico natural é essencial para a correta

identificação dos impactos que o processo de urbanização pode desencadear sobre o

mesmo.

No ciclo hidrológico natural, a principal força motriz é a energia solar, que provoca o

aquecimento do ar, do solo e da água superficial resultando na evaporação da água e no

movimento das massas de ar. O vapor de água é transportado de forma ascendente pelo ar

e pode condensar na atmosfera formando nuvens. A evaporação dos oceanos é a maior

fonte de transferência de vapor para a atmosfera, embora a evaporação de água dos solos,

dos rios e lagos e a transpiração da vegetação também contribuem.

Em circunstâncias específicas, o vapor de água condensado nas nuvens pode retornar

à superfície terrestre em diferentes formas de precipitação, como a chuva, neve e granizo. A

precipitação que atinge a superfície pode escoar superficialmente ou infiltrar-se nas

camadas do solo. Devido a condicionantes topográficos, o escoamento superficial converge

para regiões de vales, dando origem a rios e lagos, que drenam para corpos d’água cada vez

maiores, até atingir o oceano.

A água infiltrada pode escoar para camadas inferiores no solo, ressurgindo na forma

de nascentes, ou percolar para camadas ainda mais profundas atingindo os aquíferos

subterrâneos. Quando um aquífero está em contato direto com a superfície, ele é dito não

confinado, e a água fica armazenada no chamado lençol freático, sob o qual atua a pressão

atmosférica. Quando existe alguma formação geológica, que separa a zona de

armazenamento de água no solo da superfície, o aquífero é dito confinado, e sobre ele atua

4

uma pressão superior à atmosférica. A água armazenada em ambos os aquíferos pode

ressurgir na forma de escoamento de base, em razão do gradiente topográfico, alimentando

rios, lagos e outros corpos d’água. É esse escoamento de base, justamente o responsável

pela perenização dos rios durante os períodos de estiagem.

O processo acima descrito não cessa, ele é continuamente movido pela energia solar,

por isso chamado de ciclo hidrológico. Em escala global, o ciclo hidrológico é fechado. Se

considerado em escala regional, podem existir alguns subciclos. No entanto, para que esse

ciclo continue em seu curso natural, é necessário que não haja alteração nos volumes de

água que permanecem em uma ou outra fase do processo, ou seja, na atmosfera, na

superfície e no solo. Mesmo que todas as etapas do processo sejam importantes,

normalmente o ciclo hidrológico é estudado com maior interesse na fase terrestre, onde o

elemento fundamental de análise é a bacia hidrográfica.

Embora o ciclo hidrológico seja um processo natural, ações antrópicas e não

antrópicas que podem desestabilizar este equilíbrio. Entre as ações antrópicas que mais

impactam o ciclo hidrológico natural, podemos citar o processo de urbanização, conforme

discutido a seguir.

2.1.2 Impactos da urbanização

Embora sejam conhecidas as desvantagens da urbanização para o ecossistema e o

bem-estar humano, as pessoas continuam a migrar do meio rural para áreas urbanas. Aliado

a esta migração, está o crescimento e o desenvolvimento das cidades, que muitas vezes

ocorre de forma desordenada ou irregular, consequência da falta de planos de

desenvolvimento, de fiscalização e controle eficientes.

Na grande maioria das cidades, o desenvolvimento urbano intensivo tem resultado

em uma grande parcela do solo pavimentado ou recoberto com superfícies impermeáveis,

como ruas e passeios públicos. Árvores, vegetação e culturas agrícolas, que interceptam a

precipitação, são removidas e as depressões naturais, que armazenam água

temporariamente, são transformadas em uma topografia uniforme, através de obras para

terraplenagem. O solo torna-se severamente compactado, devido à passagem de veículos

5

pesados, e esse processo conduz a um aumento do escoamento superficial durante a

ocorrência de eventos de chuva, com consequente aumento das inundações. Somam-se a

isso, os impactos causados pelas superfícies impermeáveis, como telhados,

estacionamentos, e outras, que impedem a infiltração da água no solo.

A água, que antes conseguia infiltrar no solo, agora escoa de forma superficial,

gerando um maior volume escoado superficialmente que, com maior velocidade, acaba

convergindo para regiões de cota topográfica inferior, gerando assim focos de inundação.

Pequenos eventos de chuva, que anteriormente não chegavam a produzir escoamento

superficial, passam a gerar significativos volumes escoados. As inundações acarretam riscos

à saúde e à qualidade de vida das pessoas, além de prejuízos sociais e econômicos.

O aumento do escoamento superficial pode ser tão significativo que o sistema de

drenagem natural existente (córregos, rios, etc.) se torna insuficiente para o esgotamento

das águas geradas, provocando o extravasamento dos córregos, arroios, valas e rios,

gerando problemas de inundação ribeirinha. Como resultado, o sistema de drenagem

natural é frequentemente alterado para um sistema eficiente de coleta e transporte do

escoamento, por exemplo, com a introdução de bocas-de-lobo, sarjetas, tubulações e

galerias. Assim, o escoamento superficial, coletado por meio das redes de drenagem, é

subsequentemente descarregado em um corpo hídrico a jusante, como um rio, reservatório,

lago ou estuário.

Além do aumento significativo das vazões e volumes escoados, a urbanização

promove uma deterioração da qualidade da água, que é afetada pela presença do

esgotamento cloacal, sedimentos, resíduos sólidos, óleos, graxas, fertilizantes e pesticidas,

sedimentos oriundos do solo nu ou pobremente vegetado, sedimentos gerados pela

construção civil, além de outros poluentes que atingem os córregos e rios. A água que infiltra

no solo, sistemas de fossa séptica, aterros sanitários, vazamentos nas redes coletoras

pluviais, entre outros, também podem contaminar aquíferos, comprometendo uma

importante reserva estratégica.

6

Alguns autores mencionam que a urbanização, adicionalmente, pode provocar o

aumento da temperatura nas cidades, devido às superfícies negras, que absorvem muito

calor e criam condições para a ocorrência de precipitações mais intensas, o que agrava ainda

mais o problema das inundações.

Com relação aos impactos da urbanização nas águas urbanas, talvez os impactos

quantitativos sejam aqueles que mais trazem danos à população, ou são mais sensíveis à

percepção, pois se traduzem por meio de inundações. As inundações já estão consideradas

entre os riscos ambientais mais comuns, devido à distribuição da população nos vales fluviais

e zonas costeiras.

2.2 Gênese das inundações

A gravidade de uma inundação é determinada por uma combinação de fatores, como

relevo da bacia hidrográfica, zona de ocorrência e de circulação da tempestade, condições

de umidade antecedente do solo, grau de impermeabilidade do solo, condições de

drenagem existentes, ocupação urbana, entre outros. Eventos climáticos de larga escala,

como El Niño, também têm sido associados aos eventos de inundações em alguns países.

Basicamente, as inundações poderiam ser agrupadas segundo diferentes categorias,

como: 1) de acordo com a sua duração; e 2) de acordo com o local de ocorrência, ou ainda,

apresentar características dos dois grupos.

Uma inundação pode ser caracterizada de acordo com a sua duração como lenta ou

rápida. Assim, eventos como enxurradas, por exemplo, são inundações de rápida duração.

Em geral, inundações que podem ser caracterizadas por sua duração estão associadas a

eventos climáticos naturais bastante desfavoráveis, como a ocorrência de chuvas torrenciais

ou chuvas de longa duração. No entanto, também podem surgir devido às falhas em

sistemas de proteção contra enchentes e deficiência no sistema de drenagem.

De acordo com o seu local de ocorrência, uma inundação pode ser caracterizada

como costeira, ribeirinha ou urbana.

7

As inundações costeiras podem ocorrer devido a condições meteorológicas que

provocam a elevação do nível do mar acima do normal. Nestas condições, pode haver

inversão de escoamento da água do mar para a terra, provocando inundações em toda a

região costeira com cota topográfica abaixo do nível d’água.

Como a cidade de Teresina não apresenta condições para a ocorrência de

inundações costeiras, este manual será focado na abordagem de técnicas voltadas para o

controle das inundações ribeirinhas e urbanas.

2.2.1 Inundações ribeirinhas

As inundações ribeirinhas ocorrem quando as margens de um rio, arroio ou córrego

se tornam alagadas. É normalmente causada pela ocorrência de uma chuva forte ou

prolongada, que produz um evento de cheia, cuja vazão supera a capacidade de escoamento

da calha do rio, arroio ou córrego, sendo mais comuns em grandes bacias hidrográficas e, em

geral, é um processo natural.

Um vale de inundação (Figura ‎2.1) é definido principalmente por dois leitos: O leito

menor, que representa a seção de rio por onde as águas escoam na maior parte do tempo, e

o leito maior, por onde o rio escoa durante as inundações. O leito menor é claramente

definido pelas margens dos rios e o leito maior é delimitado pelo vale onde o rio meandra.

As inundações ocorrem quando as águas dos rios, riachos ou galerias pluviais saem

do leito menor de escoamento devido à falta de capacidade de transporte de um destes

sistemas e ocupa áreas utilizadas pela população para moradia, transporte (ruas, rodovias e

passeios), recreação, comércio, indústria, e outras atividades humanas.

Quando a precipitação é intensa e o solo não tem capacidade de infiltrar, grande

parte do volume escoa para o sistema de drenagem, superando sua capacidade natural de

escoamento. O excesso do volume que não consegue ser drenado ocupa a várzea

inundando-a de acordo com a topografia das áreas próximas aos rios. Estes eventos ocorrem

de forma aleatória em função dos processos climáticos locais e regionais. A existência de

8

estruturas hidráulicas também pode provocar obstruções ao escoamento, dando origem às

inundações ribeirinhas.

Figura ‎2.1. Seção transversal de um rio mostrando o vale de inundação (Fonte: RECESA/Souza et al., 2007 )

2.2.2 Inundações urbanas

As inundações urbanas ocorrem quando há uma falha, ou falta de sistema de redes

de drenagem. Podem ocorrer também quando o evento de chuva supera o critério utilizado

no dimensionamento.

A ocupação do solo, com consequente impermeabilização das superfícies, faz com

que os volumes escoados superficialmente aumentem consideravelmente. Em razão disso,

redes de drenagem pluvial são implementadas. No entanto, à medida que o processo de

urbanização avança, podem ocorrer falhas no sistema de drenagem, que foi dimensionado

para uma vazão inferior à atual, em razão da alteração da impermeabilização. Assim,

observa-se a insuficiência hidráulica das tubulações e galerias e o armazenamento

temporário da água pluvial nas superfícies urbanas.

As inundações urbanas também podem ocorrer por inexistência de sistemas de

esgotamento das águas pluviais. Essa condição é bastante comum em áreas de ocupação

irregular, onde o poder público não instalou a infraestrutura para tal fim. No entanto, não é

9

raro encontrar cidades de que historicamente não instalaram sistemas de redes de

drenagem pluvial, permitindo o escoamento sobre as vias públicas. Nestes casos, os

problemas passam a ocorrer quando os volumes escoados aumentam, devido ao avanço da

urbanização.

O desenvolvimento da infraestrutura urbana também pode contribuir para a

insuficiência dos sistemas de drenagem pluvial, por meio de obstruções ao escoamento

como aterros, pontes, resíduos sólidos, e assoreamento, critérios construtivos inadequados,

entre outros.

2.3 Princípios para o desenvolvimento sustentável dos sistemas de drenagem

pluvial

Para que o desenvolvimento dos sistemas de drenagem pluvial seja realizado de

maneira sustentável, foi estabelecido um conjunto de princípios essenciais, que devem ser

aplicados para a correta gestão da água no espaço urbano, conforme a seguir descritos.

1. O Plano Diretor de Drenagem Urbana deve ser desenvolvido em consonância com o

Plano de Diretor de Desenvolvimento Urbano, Ambiental, de Esgotamento Sanitário,

de Resíduos Sólidos e de Transporte da cidade. A drenagem pluvial faz parte do

conjunto dos sistemas de infraestrutura urbana, portanto, deve ser planejada em

conjunto com os demais.

2. O escoamento pluvial durante os eventos chuvosos não pode ser ampliado pela

ocupação da bacia hidrográfica, em todas as escalas de planejamento existentes no

ambiente urbano. Isto se aplica a um simples aterro urbano, como a construção de

pontes, rodovias, edificações, e toda a implementação dos espaços urbanos. O

princípio é de que nenhum usuário urbano pode ampliar a cheia natural.

3. O Plano Diretor de Drenagem Urbana deve contemplar estudos integrados para as

bacias hidrográficas sobre as quais a urbanização se desenvolve. Para estas bacias,

10

devem ser propostas medidas para o controle do escoamento pluvial que não

transfiram os problemas existentes em uma área para outras. Caso isso ocorra, deve-

se prever uma medida mitigadora.

4. O Plano Diretor de Drenagem Urbana deve prever a minimização do impacto

ambiental devido ao escoamento pluvial através da sua compatibilização com o

planejamento do saneamento ambiental, controle do material sólido e a redução da

carga poluente nas águas pluviais.

5. O Plano Diretor de Drenagem Urbana, na sua regulamentação, deve contemplar o

planejamento das áreas a serem desenvolvidas e a densificação das áreas atualmente

loteadas. Depois que a bacia, ou parte dela, estiver ocupada, dificilmente o poder

público terá condições de responsabilizar aqueles que estiverem ampliando a cheia

natural. Portanto, se a ação pública não for realizada preventivamente, através do

gerenciamento, as consequências econômicas e sociais futuras serão muito maiores

para todo o município.

6. Nas áreas ribeirinhas, o controle de inundações é realizado através de medidas

estruturais e não estruturais, que dificilmente estão dissociadas. As medidas

estruturais envolvem grande quantidade de recursos e resolvem somente problemas

específicos e localizados. Isso não significa que esse tipo de medida seja totalmente

descartável. A política de controle de inundações, certamente, poderá chegar a

soluções estruturais para alguns locais, mas dentro da visão de conjunto de toda a

bacia, onde estas sejam racionalmente integradas com outras medidas preventivas

(não estruturais) e compatibilizadas com o esperado desenvolvimento urbano.

7. O controle deve ser realizado considerando a bacia como um todo e não em trechos

isolados.

8. Os meios de implantação das medidas para o controle de enchentes são o Plano

Diretor de Drenagem Urbana, as Legislações Municipal/Estadual e o Manual de

11

Drenagem. O primeiro estabelece as linhas principais, as legislações controlam e o

manual orienta os projetistas.

9. O controle de enchentes é um processo permanente. Não basta que sejam

estabelecidos regulamentos e que sejam construídas obras de proteção, é necessário

estar atento às potenciais violações da legislação e na expansão da ocupação do solo

de áreas de risco. Portanto, recomenda-se que:

Nenhum espaço de risco seja desapropriado se não houver uma imediata

ocupação pública que evite a sua invasão;

A comunidade tenha uma participação nos anseios, nos planos, na sua execução

e na contínua obediência das medidas de controle de enchentes.

10. A educação: a educação de engenheiros, arquitetos, agrônomos e geólogos, entre

outros profissionais; da população e de administradores públicos - é essencial para

que as decisões públicas sejam tomadas conscientemente por todos;

11. O custo da implantação das medidas estruturais, da operação e manutenção da

drenagem urbana deve ser transferido aos proprietários dos lotes,

proporcionalmente a sua área impermeável, que é a geradora de volume adicional

com relação às condições naturais. O conjunto destes princípios trata o controle do

escoamento pluvial na fonte, distribuindo as medidas de controle para aqueles que

produzem o aumento do escoamento e a contaminação das águas pluviais.

12. É essencial uma gestão eficiente na manutenção de drenagem e na fiscalização da

regulamentação.

12

2.4 Alternativas para a gestão do escoamento pluvial urbano

As alternativas aplicadas para o desenvolvimento dos sistemas de drenagem pluvial

no espaço urbano e a gestão do escoamento pluvial, possuem dois objetivos básicos: o

controle do aumento da vazão máxima e melhoria das condições ambientais.

Estas alternativas incluem medidas estruturais ou não estruturais, que podem ser

aplicadas individualmente ou em conjunto, com ação na bacia hidrográfica em diferentes

escalas sendo, portanto, agrupadas em três categorias, conforme segue:

a) Ação distribuída ou na fonte: inclui o uso de medidas para o controle do

escoamento pluvial que atuam sobre o lote, praças e passeios;

b) Ação na microdrenagem: inclui o uso de medidas de controle do escoamento

pluvial que agem sobre o escoamento resultante de um loteamento, ou mais de um

loteamento, sendo definido em função da área de drenagem contribuinte;

c) Ação na macrodrenagem: contempla o uso de medidas para o controle do

escoamento pluvial sobre áreas acima de 1,5 km2 a 2km2, ou de áreas a serem

definidas em função dos principais riachos urbanos.

2.5 Princípio de funcionamento das medidas de controle estruturais

As principais medidas de controle do escoamento pluvial funcionam de acordo com

os princípios abaixo discutidos:

2.5.1 Armazenamento

O armazenamento mediante o emprego de estruturas de reservação promove o

amortecimento do escoamento, reduzindo a vazão de pico. O efeito do armazenamento

sobre o escoamento no hidrograma de pequenas áreas pode ser observado na Figura ‎2.2. O

efeito do volume do reservatório utilizado na reservação é de diminuição do pico do

hidrograma, como mostra a referida figura.

13

Os reservatórios podem ser aplicados com ação na escala de lote, microdrenagem e

macrodrenagem. Os reservatórios de lote, que apenas detêm os volumes escoados, são

usados quando não é possível controlar o escoamento pluvial, na escala de microdrenagem

ou macrodrenagem, ou ainda, quando os empreendimentos são novos e é possível uma

melhor gestão da água pluvial.

Figura ‎2.2. Hidrogramas típicos de pequenas áreas urbanas, onde o tempo de concentração é muito pequeno (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre)

Nos lotes, o armazenamento pode ser efetuado em pequenos reservatórios

distribuídos, em passeios, gramados, estacionamentos e áreas esportivas. Portanto, o

armazenamento no lote pode ser utilizado para amortecer o escoamento, em conjunto com

outros usos, como abastecimento de água, irrigação de grama e lavagem de superfícies ou

de automóveis.

Os reservatórios de microdrenagem e macrodrenagem podem ser utilizados em

qualquer estágio de urbanização, com a finalidade de evitar a transferência de impactos a

14

jusante, ou mitigar algum problema de inundação localizado. Nesta escala, eles podem ser

construídos para que trabalhem com detenção (quando é mantido a seco e controla apenas

o volume) ou retenção (quando é mantido com lâmina de água e controla também a

qualidade da água, mas exige maior volume).

2.5.2 Infiltração

Utilizando-se estruturas adequadas, através de dispositivos como pavimentos

permeáveis, valo de infiltração, plano de infiltração, entre outros, busca-se devolver uma das

componentes do ciclo hidrológico natural (infiltração), perdida com a impermeabilização das

superfícies urbanas.

Estas medidas contribuem para a melhoria ambiental, reduzindo o escoamento

superficial das áreas impermeáveis e melhorando a qualidade da água. Em geral, este tipo

de medida vem sendo aplicado com ação na fonte, no entanto, sob determinadas condições,

pode ser utilizado com ação na microdrenagem.

No projeto da urbanização de uma área, a preservação da infiltração da precipitação

permite manter condições mais próximas possíveis das condições naturais. As vantagens e

desvantagens dos dispositivos que permitem maior infiltração e percolação são as seguintes

(Urbonas e Stahre, 1993): redução das vazões máximas à jusante; redução do tamanho dos

condutos; aumento da recarga do aquífero; preservação da vegetação natural; redução da

poluição transportada para os rios; impermeabilização do solo de algumas áreas pela falta

de manutenção e; aumento do nível do lençol freático, atingindo construções em subsolo.

Os dispositivos de infiltração e percolação são apresentados na Tabela ‎2.1 com as

suas características principais e comentados a seguir.

2.5.3 Canalização/Ampliação

Em algumas situações, a aplicação de estruturas que funcionam com o princípio de

infiltração e armazenamento torna-se inviável, sendo que a canalização resulta como única

medida viável. As canalizações são a forma mais tradicional de tratamento do escoamento

pluvial e podem ser empregadas com ação na microdrenagem e macrodrenagem, sendo

15

que, em cada escala de análise, devem ser empregadas as metodologias específicas,

conforme será discutido mais adiante neste manual.

As canalizações também podem ser empregadas em qualquer estágio de

urbanização, desde a implantação de novas redes de drenagem até ampliação da sua

capacidade. O aumento da capacidade pode ser obtido mediante modificações de área da

seção transversal, redução da rugosidade da seção, aumento de declividade, introdução de

sistemas paralelos, entre outros. No entanto, esta solução, apenas transfere para jusante o

aumento da vazão, exigindo aumento da capacidade ao longo todo o sistema de drenagem,

aumentando exponencialmente o custo.

No capítulo ‎4. TÉCNICAS PARA O CONTROLE DE INUNDAÇÕES URBANAS, essas

medidas de controle são apresentadas em maior detalhe. No capítulo ‎5. TÉCNICAS DE

DIMENSIONAMENTO são apresentadas as metodologias para dimensionamento

padronizadas neste manual. O item ‎2.6 Critérios de projeto apresenta os critérios de projeto

que os projetistas devem ser empregados para o dimensionamento de qualquer uma das

estruturas contempladas.

17

Tabela ‎2.1. Dispositivos de infiltração.

DISPOSITIVO CARACTERÍSTICAS VANTAGENS DESVANTAGENS CONDICIONANTES FÍSICOS PARA A UTILIZAÇÃO

DA ESTRUTURA

Planos e Valos de Infiltração

com drenagem

Gramados, áreas com seixos ou outro

material que permita a infiltração natural

Permite infiltração de parte da água para o subsolo. O decreto permite reduzir a

área impermeável do escoamento que drena para

o plano em 40%

Para planos com declividade > 0,1% a quantidade de água infiltrada é pequena e não pode ser utilizado para reduzir a área

impermeável; o transporte de material sólido para a área de infiltração pode reduzir sua capacidade de infiltração

Profundidade do lençol freático no período chuvoso maior que 1,20 m. A camada

impermeável deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltração do solo

quando saturado não deve ser menor que 7,60 mm/h.

Planos e Valos de Infiltração

sem drenagem

Gramados, áreas com seixos ou outro

material que permita a infiltração natural

Permite infiltração da água para o subsolo. O decreto

permite reduzir a área impermeável do

escoamento que drena para o plano em 80%

O acúmulo de água no plano durante o período chuvoso não permite trânsito

sobre a área. Planos com declividade que permita escoamento para fora do mesmo.




Pavimentos permeáveis

Superfícies construídas de

concreto, asfalto ou concreto vazado com

alta capacidade de infiltração

Permite infiltração da água. O decreto permite reduzir a

área impermeável do escoamento que drena para

o plano em 80%

Não deve ser utilizado para ruas com tráfego intenso e/ou de carga pesada, pois

a sua eficiência pode diminuir.




Poços de Infiltração,

trincheiras de infiltração e

bacias de percolação

Volume gerado no interior do solo que

permite armazenar a água e infiltrar

Redução do escoamento superficial e amortecimento

em função do armazenamento

Pode reduzir a eficiência ao longo do tempo dependendo da quantidade de material sólido que drena para a área.



quando saturado não deve ser menor que 7,60 mm/h. Para o caso de bacias de percolação a

condutividade hidráulica saturada não deve ser menor que 2.10

-5 m/s.

18

2.6 Critérios de projeto

2.6.1 Riscos

As obras estruturais com ação em qualquer escala, seja lote, microdrenagem ou

macrodrenagem, são dimensionadas para conferir proteção à população, para um

determinado evento de cheia. Assim, assume-se o risco de que, para eventos superiores ao

de projeto, a estrutura poderá vir a falhar.

O risco de uma vazão, ou precipitação, é entendido neste manual como a

probabilidade (p) de ocorrência de um valor igual ou superior ao de projeto em um ano

qualquer. O período de retorno (Tr) é o inverso da probabilidade p e representa o tempo,

em média, que este evento tem chance de se repetir.

p

1Tr

(2.1)

Para exemplificar, considere um dado que tem seis faces (números 1 a 6). Numa

jogada qualquer, a probabilidade de sair o número 4 é p=1/6 (uma chance em seis

possibilidades). O período de retorno é, em média, o número de jogadas que o número

desejado se repete. Nesse caso, usando a equação 2.1 acima fica T = 1/(1/6)=6. Portanto, em

média, o número 4 se repete a cada seis jogadas. Sabe-se que esse número não ocorre

exatamente a cada seis jogadas, mas se jogarmos milhares de vezes e tirarmos a média,

certamente isso ocorrerá. Sendo assim, o número 4 pode ocorrer duas vezes seguidas e

passar muitas sem ocorrer, mas na média se repetirá em seis jogadas. Fazendo uma

analogia, cada jogada do dado é um ano para as enchentes. O período de retorno de 10 anos

significa que, em média, a cheia pode se repetir a cada 10 anos, ou a cada ano esta enchente

tem 10% de chance de ocorrer.

Portanto, o risco ou a probabilidade de ocorrência de uma precipitação ou vazão

igual ou superior num determinado período de n anos é

nn )p1(1P (2.2)

19

Por exemplo, qual a chance da cheia de 10 anos ocorrer nos próximos 5 anos? Ou

seja, deseja-se conhecer a probabilidade de ocorrência para um período e não apenas para

um ano qualquer. Neste caso:

41%ou 41,0)10/11(1 5 nP

A probabilidade, ou o período de retorno, é calculado com base na série histórica

observada no local. Para o cálculo da probabilidade, as séries devem ser representativas e

homogêneas no tempo. Quando a série é representativa, os dados existentes permitem

calcular corretamente a probabilidade. Por exemplo, se um determinado período de dados

de um rio contempla apenas enchentes de pequena magnitude, ele não é representativo, se

fora desse período, ocorreram algumas maiores. Diz que a série é homogênea, quando as

alterações na bacia hidrográfica não produzem mudanças significativas no comportamento

da mesma e, em consequência, nas estatísticas das vazões do rio.

Em projeto de áreas urbanas, como haverá alterações na bacia hidrográfica, o risco

adotado se refere à ocorrência de uma determinada precipitação, e não necessariamente da

vazão resultante, que é consequência da precipitação em combinação com outros fatores

fisiográficos da bacia hidrográfica. Desta forma, quando não for referenciado de forma

específica neste texto, o risco de projeto citado é sempre o da precipitação envolvida.

A grande importância da definição do risco para um projeto é que ele define a

dimensão dos investimentos envolvidos e a segurança quanto às enchentes. A análise

adequada envolve um estudo de avaliação econômica e social dos impactos das enchentes

para a definição dos riscos. No entanto, esta prática é inviável devido ao alto custo do

próprio estudo, principalmente para pequenas áreas. E também em situações de

planejamento futuro, o risco deve ser definido, antes mesmo que qualquer enchente possa

ter ocorrido. Desta forma, os riscos usualmente adotados são apresentados na Tabela ‎2.2.

20

Tabela ‎2.2. Período de recorrência para projetos de redes de drenagem pluvial urbana.

SISTEMA CARACTERÍSTICA INTERVALO TR

(ANOS)

VALOR FREQUENTE

(ANOS)

Microdrenagem Residencial 2 – 5 2

Comercial 2 – 5 5

Áreas de prédios públicos 2 – 5 5

Aeroporto 5 – 10 5

Áreas comerciais e

Avenidas 5 – 10 10

Macrodrenagem 10 - 25 10

Zoneamento de áreas ribeirinhas

5 - 100 100*

* limite da área de regulamentação

A equipe de acompanhamento da PMT deverá fazer a recomendação ao projetista

sobre qual o risco deverá ser adotado, ou caberá ao projetista a decisão, sendo que para isso

podem ser consideradas as seguintes observações:

i. Escolher o limite superior do intervalo da tabela, quando envolverem grandes

riscos de interrupção de tráfego, prejuízos materiais, potencial interferência em

obras de infraestrutura como subestações elétricas, abastecimento de água,

armazenamento de produtos danosos quando misturado com água e hospitais;

ii. Quando existir risco de vida humana deve-se buscar definir um programa de

defesa civil e alerta além de utilizar o limite de 100 anos para o projeto.

Vale lembrar que, embora sejam utilizadas técnicas estatísticas para a determinação

das curvas de probabilidade, associada a esta determinação está a incerteza. Entende-se

como incerteza a diferença entre as estatísticas da amostra e da população de um conjunto

de dados. A incerteza é fruto dos erros de coleta de dados, da definição de parâmetros, da

caracterização de um sistema, das simplificações dos modelos e do processamento destas

informações para definição do projeto de drenagem. Assim, por exemplo, mesmo que uma

obra seja corretamente dimensionada para um evento que possui recorrência de 10 anos, é

21

possível que ele ocorra já no primeiro ano de implantação da obra, ou que ocorra mais de

uma vez no prazo de 10 anos.

2.6.2 Chuva de projeto

Conforme discutido anteriormente, exceto nos casos em que existem medições de

vazão, e seja possível a definição de vazões de projeto associadas a períodos de recorrência,

normalmente os eventos de cheia são determinados a partir de eventos de precipitação,

sendo que assume-se que o evento de cheia terá o mesmo período de recorrência da chuva.

Portanto, a chuva de projeto é uma variável de fundamental importância nos projetos dos

sistemas de drenagem pluvial

A precipitação é a principal informação hidrológica de entrada utilizada no cálculo

das vazões de projeto das obras de drenagem pluvial. A expressão precipitação de projeto

identifica a precipitação utilizada na geração do hidrograma ou vazão de projeto.

Neste item são apresentados os fundamentos utilizados para a definição do método

de obtenção de uma precipitação de projeto. Os primeiros fundamentos referem-se aos

conceitos de precipitação observada e precipitação de projeto.

A precipitação observada é uma sequência cronológica de eventos de chuva que

podem ser caracterizados, um a um, pelas seguintes variáveis (unidades usuais entre

parênteses):

Lâmina precipitada P (mm);

Duração D (min);

Intensidade média precipitada iméd = P/D (mm/h);

Lâmina máxima Pmáx (mm) da sequência de intervalos de tempo t que discretizam D;

Intensidade máxima imáx = Pmáx / t (mm/h);

Posição de Pmáx ou imáx dentro da duração D (entre 0 e 1, do início ao fim de D).

A precipitação de projeto é, por sua vez, um evento crítico de chuva construído

artificialmente com base em características estatísticas da chuva natural e com base em

22

parâmetros de resposta da bacia hidrográfica. Estas características estatísticas e parâmetros

são levados em conta através de dois elementos básicos (unidades usuais entre parênteses):

Período de retorno Tr da precipitação de projeto (anos);

Duração crítica Dcr do evento (min).

O aposto de projeto significa, justamente, que está associado à precipitação de

projeto um período de retorno que foi pré-estabelecido conforme a importância da obra,

conforme previamente discutido. Por convenção, atribui-se à vazão de projeto ou ao

hidrograma de projeto calculado com base nesta precipitação, o período de retorno desta.

Os critérios usados para a escolha do período de retorno foram apresentados no capítulo

‎2.6.1.

A duração crítica é outro elemento indispensável à definição das precipitações de

projeto, pois ela deve ser longa o suficiente para que toda a bacia contribua com o

escoamento superficial, o que equivale dizer que a precipitação efetiva (parcela da

precipitação total que gera escoamento superficial) deve ter duração igual ao tempo de

concentração (ver item ‎2.6.3) da bacia contribuinte.

As precipitações de projeto podem ser constantes ou variadas ao longo de sua

duração. A precipitação de projeto constante é normalmente utilizada em conjunto com o

Método Racional (seu uso é apresentado no capítulo ‎5.1 Redes de microdrenagem) e sua

duração é igual ao tempo de concentração. A precipitação de projeto variável no tempo

(hietograma de projeto) é utilizada para determinar o hidrograma de projeto no

dimensionamento de estruturas de infiltração (item ‎5.4 para dimensionamento de

Estruturas de infiltração), reservação (item ‎5.3 para dimensionamento de Estruturas de

armazenamento) e de redes de macrodrenagem (‎5.2 Redes de macrodrenagem). No

hietograma a precipitação é definida em intervalos de tempo onde a duração total da

precipitação utilizada é maior ou igual ao tempo de concentração.

As precipitações de projeto são normalmente determinadas a partir de relações

intensidade-duração-frequência (curvas IDF) da bacia contribuinte. Expressas sob forma de

tabelas ou equações, as curvas IDF fornecem a intensidade da precipitação para qualquer

23

duração e período de retorno. Pode-se obter uma lâmina ou altura de precipitação,

multiplicando-se a intensidade dada pela IDF pela sua correspondente duração. A IDF de um

local é definida a partir de registros históricos de precipitação de pluviógrafos, e representa

o máximo pontual.

Em razão das áreas de contribuição das bacias hidrográficas normalmente utilizadas

em zonas urbanas, não é necessário realizar o abatimento espacial das chuvas, a menos que

ela supere 25 km2.

A equação IDF recomendada neste Manual está apresentada abaixo e foi

determinada durante a elaboração do Plano Diretor de Drenagem Urbana do município, do

qual este faz parte.

7457,0

1738,0

10

273,1194

t

Ti (2.3)

Onde: i é a intensidade da chuva em mmh-1, T é o período de retorno do evento em

anos e t é a duração em minutos.

Exemplo 2.1 Para o dimensionamento de uma rede de microdrenagem numa área

residencial, determinar a intensidade e o volume pluviométrico de uma precipitação com

duração de 1 hora.

Solução: A duração foi fornecida t=1h. O dimensionamento numa área de

microdrenagem o tempo de retorno varia de 2 a 5 anos (Tabela ‎2.2) em função dos prejuízos

potenciais. Adotando Tr = 5 anos.

h/mm48,66

1060

)5(273,1194

10t

T273,1194i

7457,0

1738,0

7457,0

1738,0

A precipitação total no período de uma hora será

P =66,48mm.h-1 * 1h = 66,48 mm

24

A precipitação natural possui grande variabilidade temporal durante um evento

chuvoso, e de evento para evento. Assim, também a variabilidade temporal da precipitação

natural dificilmente segue um padrão formal identificável, ou seja, os hietogramas que se

sucedem no tempo são diferentes uns dos outros.

A variabilidade temporal nas chuvas de projeto depende do método hidrológico

utilizado. Para a aplicação no Método Racional, por exemplo, o procedimento é o

apresentado no Exemplo 2.1, pois o método considera a chuva de projeto com intensidade

constante em toda a sua duração, retirada diretamente da curva IDF. No entanto, os

métodos baseados em hidrogramas unitários utilizam a precipitação de projeto variável no

tempo. Nesta situação, os métodos mais usados para a geração da distribuição espacial da

chuva são aqueles que atribuem uma distribuição arbitrária temporal para chuvas de

projeto, baseadas em cenários que produzem inundações críticas. Neste manual é

apresentado o método dos blocos alternados, que constrói o hietograma de projeto a partir

da curva IDF.

A metodologia denominada de bloco alternados distribui a precipitação ao longo do

tempo de forma a buscar um cenário crítico de precipitação. Este cenário baseia-se em

precipitação pequena e média no início do tempo e precipitação alta próximo do final da

duração, quando geram hidrogramas com grande pico.

Para a utilização da metodologia, o projetista deve seguir o roteiro abaixo

apresentado:

1. Para o período de retorno escolhido, calcular através da IDF selecionada a

precipitação correspondente à duração, espaçadas pelo intervalo de tempo até a

duração total.

A duração total (dt) da precipitação deve ser igual ou maior que o tempo de

concentração (tc) da bacia, permitindo que toda a bacia “sinta” o efeito da

precipitação.

25

O intervalo de tempo (t) da precipitação deve ser igual, e preferencialmente

menor a 1/3 do tempo de pico do hidrograma unitário da bacia. Como este valor

nem sempre está disponível, é recomendável utilizar um intervalo de tempo que

seja menor igual a 1/10 do tempo de concentração.

Sugere-se considerar intervalos de t entre 5 e 10 minutos em hietogramas com

duração total de até 2 horas. Para durações maiores que 2 horas recomenda-se

utilizar intervalos de t entre 10 e 20 min.

Por exemplo, sendo a duração total (dt) de 60 min e o intervalo de tempo (t) de

10 min, calcula-se a partir da IDF as precipitações para as durações de 10, 20, 30,

40, 50 e 60 minutos. Este valores são precipitações acumuladas, Pa(t), para cada

duração.

2. Considerando que a precipitação em cada intervalo de tempo é a diferença entre dois

intervalos de tempo, obtém-se a primeira versão do hietograma. Por exemplo, a

Pi(t=30min)= Pa(30min)-Pa(20min). Geralmente este resultado mostrará o valor

máximo no primeiro intervalo de tempo, portanto o hietograma deve ser reordenado

para buscar cenários mais desfavoráveis.

3. Para reordenar o hietograma, posicione o maior (primeiro) valor a 50% da duração, o

segundo logo após ao anterior e o terceiro antes do maior valor e assim,

sucessivamente (veja exemplo 2.2).

Exemplo 2.2: Determinar o hietograma para a chuva de projeto calculada o exemplo

2.1, utilizando intervalo de tempo de 5 minutos.

Solução: Na Tabela ‎2.3, coluna 2 são apresentados os valores de intensidade de

precipitação para durações de até 60 minutos e intervalos de 10 minutos. A precipitação

total acumulada é apresentada na coluna 3. As precipitações desacumuladas são

26

apresentadas na coluna 4 e reordenadas como apresentado nas colunas 5 e 6, resultando

nos valores da coluna 7.

Tabela ‎2.3. Hietograma de 60 minutos pelo método dos blocos alternados.

Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4 Coluna 5 Coluna 6 Coluna 7 Tempo I (1) Pacum (2) Pdesac (3) Ordem Ordem Prearr (4) (min) (mm/h) (mm) (mm) Decrescente alternada (mm)

10 169,23 28,20 28,20 1º 5º 5,19 20 125,07 41,69 13,49 2º 3º 8,77 30 100,92 50,46 8,77 3º 1º 28,20 40 85,45 56,97 6,51 4º 2º 13,49 50 74,59 62,16 5,19 5º 4º 6,51 60 66,49 66,48 4,33 6º 6º 4,33

1 - calculado com a IDF com t dado pela 1ª coluna

2 - multiplicação da 1ª coluna (tempo) pela 2ª (i) dividida por 60

3 - é o hietograma completamente adiantado obtido pela desacumulação da 3ª coluna

4 – é o hietograma final resultante do rearranjo dado pela ordenação alternada

Os tipos de precipitação de projeto sugeridas neste Manual são aplicáveis em casos

comuns de projeto. Em casos especiais, a equipe de acompanhamento da PMT pode exigir

outros tipos de precipitação de projeto.

2.6.3 Tempo de concentração

Conceitualmente, o tempo de concentração é o tempo que uma gota de chuva, que

atinge a região mais remota da bacia hidrográfica, leva para atingir o exutório. Para entender

o significado do tempo de concentração, considere o ponto P1 da bacia hidrográfica da

Figura ‎2.3.

27

Figura ‎2.3. Tempo de concentração em uma bacia hidrográfica.

Se nesse ponto precipitar uma gota de água e houver condições para geração de

escoamento, essa gota d’água escoará por regiões de maior declividade até atingir o curso

d’água principal (P2). Quando a água atinge o rio principal, o escoamento passa a se

desenvolver em um canal, até o exutório da bacia hidrográfica.

O procedimento para o cálculo do tempo de concentração, com base na Figura ‎2.3 é

calcular o comprimento dos percursos (L1 – entre P1 e P2 e L2 – entre P2 e o exutório) e

estimar as velocidades da água correspondente (V1 e V2). Posteriormente, calcula-se o

tempo de viagem T1 e T2, sendo que o tempo de concentração total da bacia hidrográfica,

nesse caso, seria T1+T2.

A maneira mais adequada de determinação do tempo de concentração é a partir de

dados observados de precipitação e vazão. No entanto, são raras as bacias hidrográficas que

dispõem desse tipo de informação. Para contornar esses problemas, são apresentadas na

literatura algumas formulações empíricas para a determinação do tempo de concentração,

como as apresentadas a seguir, na Tabela ‎2.4.

Tabela ‎2.4 . Equações para a estimativa do tempo de concentração (Fonte: Adaptado de Silveira, 2004) *

NOME EQUAÇÃO APLICABILIDADE

Área (km2) L(km) S(%) Tipo de superfície

Onda Cinemática Tc = 7,35n0,6i-0,4L0,6S-0,3 - <0,03 - Parcela

Kirpich Tc = 0,0663L0,77S-0,385 <0,45 <1,2 3/10 Rural

28

NOME EQUAÇÃO APLICABILIDADE

Área (km2) L(km) S(%) Tipo de superfície

SCS Lag Tc = 0,057(1000/CN-9)0,7L0,8S-0,5 < 8,1 - - Rural

Ven te Chow Tc = 0,160L0,64S-0,32 1,1/19 - - Rural

Dooge Tc = 0,365A0,41S-0,17 140/930 - - Rural

Corps Engineers Tc = 0,191L0,76S-0,19 <12000 <257 <14 Rural

Picking Tc = 0,0883L0,667S-0,333 - - - Rural

George Ribeiro Tc = 0,222(1,05)-1LS-0,04 <19000 <250 1/10 Urbana

Schaake et al Tc = 0,0828L0,24 S-0,16Aimp-0,26 <0,7 <1,8 <7 Urbana

McCuen et al Tc = 2,25i-0,7164L0,5552S-0,2070 0,4-16 <10 <4 Urbana

Carter Tc = 0,0977L0,6S-0,3 <21 <12 <0,5 Urbana

Eagleson Tc = 0,274nR-0,67LS-0,5 <21 - - Urbana

Desbordes Tc = 0,0869A0,3039S-0,3832Aimp-0,4523 <51 <18 <7 Urbana

Espey-Winslow Tc = 0,343 L0,29 S-0,145Aimp-0,6 <91 - - Urbana

SCS modificado Tc = 5,474.(n.L)0,8.P24-0,5.S-0,4 - <0,20 - Urbana

*ver a parametrização a seguir

Nestas equações, as variáveis são: Tc é o tempo de concentração em horas; A é a área

de drenagem em km2; L é o comprimento do talvegue em km; S é a declividade (m/m); H é a

diferença de cotas entre o exutório da bacia e o ponto mais alto do talvegue em metros; CN

é o número de curva (método SCS); Aimp é a fração de área impermeável; ip é a intensidade

de precipitação em mm/h e igual a 35 mm/h; n é a rugosidade de Manning adotada igual a

0,016 em regiões urbanas; Rh é o raio hidráulico em metros, adotado igual a 0,02; é o fator

de condutância (adimensional) e igual a 0,3 em bacias urbanas; P24 precipitação de 24 horas

de duração em mm; i é a intensidade da chuva em mm/h, e a referência apontada por

McCuen et al (1984) é 35 mm/h; R(m) é igual a 0,02 para áreas urbanas e 0,20 para áreas

rurais.

Recomenda-se, no entanto, muito cuidado na utilização dessas equações, visto que

as mesmas foram desenvolvidas para bacias hidrográficas com determinadas características

e em condições específicas. Deve-se, portanto, observar as condições de aplicabilidade

29

apresentadas na Tabela ‎2.4, para as quais as formulações foram desenvolvidas, e identificar

a mais adequada para a bacia hidrográfica em questão.

Para o escoamento em superfícies, recomenda-se que o tempo de concentração seja

estimado conforme a equação mais adequada, a ser selecionada dentre as apresentadas

posteriormente. Para a estimativa do tempo de concentração em canais, redes de

drenagem, valas, entre outros, deve ser utilizada a equação de Manning, conforme segue:

n

S.Rh V

2/12/3

(2.4)

Onde: V é a velocidade do escoamento (m/s); S é a declividade do fundo (m/m); n é o

coeficiente de rugosidade de Manning (consultar Tabela ‎2.5).; Rh é o raio hidráulico (m),

calculado conforme a equação:

Pm

ARh

(2.5)

Onde: A é a área da seção transversal (m2); Pm é o perímetro molhado da seção

transversal (m).

Determinada a velocidade do escoamento, determina-se o tempo de concentração

através da equação:

V

Ltc

(2.6)

Onde: tc é o tempo de concentração (segundos); L é comprimento do trecho onde

ocorre escoamento (m); V é a velocidade do escoamento (m/s).

Quando se tratarem de vários trechos de drenagem deve ser calculado um tc para

cada trecho, e o tc total será dado pela soma dos tc individuais.

30

Tabela ‎2.5 .Coeficiente de rugosidade de Manning.

CARACTERÍSTICAS n Canais revestidos: Canais retilíneos com grama de até 15 cm de altura 0,30 - 0,40 Canais retilíneos com capins de até 30 cm de altura 0,30 - 0,060 Galerias de concreto: Pré-moldado com bom acabamento 0,011 - 0,014 Moldado no local com formas metálicas simples 0,012 - 0,014 Moldado no local com formas de madeira 0,015 - 0,020 Sarjetas: Asfalto suave 0,013 Asfalto rugoso 0,016 Concreto suave com pavimento de asfalto 0,014 Concreto rugoso com pavimento de asfalto 0,015 Pavimento de concreto 0,014 - 0,017 Pedras 0,017

Para outros tipos de materiais pode-se recorrer às tabelas e fotografias apresentadas por Chow (1959), no livro Open-channel Hydraulics.

Durante o desenvolvimento de exemplos no capítulo ‎5 TÉCNICAS DE

DIMENSIONAMENTO, são feitas as estimativas do tempo de concentração, a título de

exemplo.

2.6.4 Cenários de planejamento

Os cenários de planejamento dos sistemas de drenagem pluvial urbano e para o

dimensionamento das medidas de controle de enchentes, envolvem a definição da condição

de urbanização para a qual se está pensando o planejamento da água pluvial no espaço

urbano.

Os principais cenários de planejamento urbano e de sistemas de drenagem são

discutidos a seguir, sendo que outros poderão ser elaborados para condições particulares.

I. Cenário de pré-desenvolvimento: este cenário representa a situação de escoamento

natural que ocorria na bacia hidrográfica, antes de sua urbanização. As condições naturais de

escoamento envolvem superfície permeável e escoamento em leito natural sem canalização.

Normalmente, este cenário é utilizado como referência para a determinação da chamada

vazão natural ou vazão de pré-urbanização. Esta vazão é utilizada como valor máximo a ser

31

liberado em situações de empreendimentos novos, que devem respeitar os princípios do

desenvolvimento sustentável dos sistemas de drenagem pluvial, que incluem a não

ampliação da cheia natural.

II. Cenário atual de uso do solo: Esse cenário consiste em determinar as condições de

urbanização na ocasião de realização do estudo, emprego de fotografias aéreas, imagens de

satélite, dados do IBGE, entre outros. Em geral, este cenário de uso do solo é utilizado para

avaliar a eficiência e/ou impacto de implantação de novas obras de drenagem, calibração de

modelos hidrológico-hidráulico, entre outros.

III. Cenário de uso do solo previsto no Plano Diretor de Uso e Ocupação do Solo:

consiste na elaboração de um cenário de uso do solo, que contemple a densificação prevista

para as áreas urbanas. São observadas as taxas de impermeabilidade permitidas, as áreas

urbanizadas, e toda a parametrização de modelos hidrológicos é feita a partir desta

informação. Este cenário é utilizado, por exemplo, para responder a questões, como: “o que

pode acontecer com o sistema de drenagem pluvial atualmente implantado se a

densificação prevista no plano for atingida e nenhuma obra de drenagem for realizada?”. Ele

também é o cenário de uso do solo, utilizado para o dimensionamento de novas obras de

drenagem pluvial, a exemplo da canalização ou armazenamento. No caso de obras de

armazenamento, a vazão máxima deste cenário é utilizada para a determinação da medida

de controle do escoamento pluvial, que deverá manter a mesma a uma taxa igual ou inferior

àquela determinada para o cenário de pré-urbanização, conforme já discutido.

IV. Cenário atual de uso do solo combinado com o previsto no Plano Diretor de Uso e

Ocupação do Solo: este cenário só torna-se necessário quando se observar que em algumas

áreas a taxa máxima de impermeabilidade ou ocupação do solo no cenário atual já supera o

previsto no Plano Diretor. A sua aplicabilidade é a mesma descrita no Cenário II.

V. Cenário de ocupação máxima do solo: este cenário é uma representação bastante

crítica do que pode ocorrer na bacia hidrográfica. Nele são representadas as taxas máximas

de impermeabilidade possíveis, considerando os padrões de urbanização existentes em

diferentes partes da cidade, e o desrespeito e falta de fiscalização no cumprimento dos

32

limites estabelecidos no Plano Diretor de Uso e Ocupação do Solo. Normalmente ele é um

cenário utilizado para fins de comparação.

2.6.5 Escalas de projeto (fonte, microdrenagem e macrodrenagem)

Os sistemas de drenagem pluvial urbano são, normalmente, agrupados em três

categorias, de acordo com o seu domínio: fonte, microdrenagem e macrodrenagem.

A drenagem na fonte é definida pelo escoamento que ocorre na residência, no

edifício, lote, condomínio ou empreendimento individualizado, estacionamentos, área

comercial, parques e passeios.

O dimensionamento de estruturas de drenagem convencionais como calhas dos

telhados, condutores verticais e condutores horizontais deve ser realizado seguindo as

recomendações técnicas da NBR 10.844 – Instalações Prediais de Águas Pluviais, do ano

vigente. Para as demais técnicas de dimensionamento de estruturas para o controle do

escoamento na fonte, como estruturas de infiltração e armazenamento, recomenda-se que

sejam utilizadas as metodologias apresentadas no capítulo ‎5 (‎5.3 Estruturas de

armazenamento e ‎5.4 Estruturas de infiltração).

A microdrenagem é definida pelo sistema de drenagem pluvial, arroio, ou canais em

um loteamento ou de rede primária urbana. Este tipo de sistema de drenagem é projetado

para atender à drenagem de precipitações com risco moderado e é composto sarjetas,

bocas-de-lobo, poços-de-visita, tubos e galerias.

A definição dos sistemas de microdrenagem pode ser realizada a partir de áreas de

drenagem utilizadas como referência, como, por exemplo, o limite de 2km2. Em alguns

casos, os sistemas de microdrenagem também podem ser definidos em função do diâmetro

das tubulações, como, por exemplo, tratar como rede de microdrenagem toda a tubulação

com diâmetro inferior a 1m.

O dimensionamento dos sistemas de microdrenagem é apresentado no capítulo ‎5

(‎5.1 Redes de microdrenagem), e segue basicamente a aplicação do Método Racional. No

entanto, em casos especiais como, por exemplo, aqueles em que as redes de

33

microdrenagem estão sujeitas a condicionantes de jusante (remanso, obstruções ao

escoamento, etc.), condutos sob pressão, deverá ser utilizada a abordagem apresentada

para redes de macrodrenagem.

A macrodrenagem engloba um conjunto de redes de microdrenagem. Nesse caso, as

áreas de drenagem envolvidas são de, pelo menos, 2km2, ou então, pode ser utilizado como

critério o diâmetro das redes de condutos de drenagem acima de um determinado valor. Por

exemplo, se na microdrenagem são considerados diâmetros até 1,5m, então a

macrodrenagem será composta por condutos com diâmetros ou capacidade superiores.

O sistema de macrodrenagem deve ser projetado com capacidade superior ao de

microdrenagem, com riscos de acordo com os prejuízos humanos e materiais potenciais.

De acordo com recomendação deste manual, as obras de macrodrenagem devem ser

dimensionadas mediante o emprego de modelos hidrológicos, que determinam o

hidrograma do escoamento. No capítulo ‎5 (‎5.2 Redes de macrodrenagem), é apresentada a

metodologia do Curve Number do SCS, combinada com o uso do Hidrograma Unitário

Sintético do SCS, para a determinação dos hidrogramas .

O escoamento também deverá ser propagado nas redes de macrodrenagem, com a

finalidade de identificar as condições de funcionamento do sistema, que dependerão de

condicionantes de jusante ou de condicionantes locais. Para situações em que existam

efeitos de jusante, como níveis dos rios, obstruções, aterros, pontes, reservatórios, etc., que

podem gerar remanso1, deverá ser utilizada modelagem específica, que permita avaliar o

impacto destas sobre o escoamento, conforme é apresentado no capítulo ‎5. Para os demais

casos, recomenda-se que um modelo de propagação em regime não permanente seja

utilizado para verificar os níveis e vazões ao longo de todo o sistema de drenagem.

1 Em um rio, se existe uma ponte, aterro ou outra obstrução, a vazão de montante é reduzida pelo

34

3 TÉCNICAS PARA O CONTROLE DE INUNDAÇÕES

RIBEIRINHAS

As técnicas para o controle de inundações ribeirinhas incluem a previsão, a predição

e o uso de medidas estruturais e não estruturais para o controle de cheias. Os itens a seguir

apresentam estes assuntos.

3.1 Previsão das inundações

Denomina-se previsão de vazão à estimativa do escoamento com antecedência no

tempo. A previsão de vazão é uma medida não estrutural, utilizada para minimizar o efeito

de eventos extremos, ao permitir que ações preventivas sejam tomadas. Por exemplo, o

conhecimento de chuvas intensas permitiria diminuir o volume existente em um

reservatório para amortecer a cheia futura. A previsão de vazão é realizada pelos modelos

hidrológicos e hidráulicos.

Os modelos hidrológicos são metodologias matemáticas para representação

simplificada da realidade. Para seu melhor entendimento, os modelos podem ser

classificados de acordo com as simplificações utilizadas em empíricos, conceituais (ou físicos)

e combinados.

Os modelos empíricos são baseados em relações estabelecidas entre variáveis

hidrológicas sem levar em conta os reais processos. Os modelos empíricos mais utilizados

hoje em dia são os modelos estocásticos, estatísticos, de redes neurais e de relações entre

variáveis (por exemplo, diferenças de cota).

Os modelos conceituais utilizam equacionamentos que representam os processos

físicos de uma bacia. Desta forma, ao representar melhor os processos, têm maior

capacidade de extrapolação e tratamento das variáveis hidrológicas. A maioria dos modelos

conceituais existentes também utiliza algumas formulações empíricas, como, por exemplo, a

35

representação de processos de pequena escala como uma série de armazenamentos,

devido, principalmente, à carência de informação que permitam caracterizar corretamente

estes processos.

Os modelos conceituais geralmente possuem dois componentes: (a) precipitação-

vazão: trata da geração de escoamento a partir da precipitação representando o balanço de

água no solo e vegetação e o escoamento na bacia (b) propagação em rios e reservatórios:

que representam o escoamento em trechos de rios e reservatório a partir da contribuição da

bacia obtida do módulo anterior.

Os modelos conceituais ou físicos podem ser distribuídos ou concentrados. Os

modelos distribuídos possuem a capacidade de levar em conta a distribuição areal das

características físicas e processos da bacia, enquanto que os concentrados consideram que

as características são uniformes na bacia.

Todos os modelos de previsão de vazão baseiam-se na utilização de algumas

informações básicas, tais como o nível da água ou vazão no próprio local em que se deseja

obter a previsão e em locais a jusante e a chuva observada na bacia. A previsão da cheia é

realizada considerando a antecedência necessária e, basicamente podem ser separados em

modelos de previsão de curto prazo ou de longo prazo.

A previsão de longo prazo é aquela em que a previsão é realizada para antecedências

de algumas semanas a vários meses. A previsão de curto prazo é a comumente utilizada para

minimização dos danos provocados por enchentes, tanto em planejamento de zonas

urbanas como em sistemas de alerta.

Dessa forma, o sistema de previsão indica qual a cheia prevista, sinaliza a cota crítica,

e a defesa civil pode alertar a população sobre as áreas que ficarão inundadas. Esse tipo de

sistema de previsão contra enchentes não é apresentado em maior detalhe neste manual,

dado o seu caráter abrangente e específico. Para maiores informações deverão ser

consultadas bibliografias adequadas.

36

3.2 Predição de cheia

A predição é realizada com base na estatística de ocorrência de níveis no passado e

permite estabelecer os níveis de cheia para alguns riscos escolhidos (vazão máxima).

A predição de cheia considera as chances de ocorrência da inundação em termos

estatísticos, não prevendo quando ocorrerá a cheia. A estimativa de inundação de um

determinado local pode ser realizada com base nos seguintes procedimentos:

(a) A partir de série observada de vazões: deve-se possuir uma série de vazões medidas

no local de interesse por pelo menos 15 anos;

(b) Técnicas de regionalização de vazões;

(c) A partir da precipitação, com uso de modelo precipitação-vazão: utilizada

principalmente quando a série de vazões reconhecidamente não é estacionária.

Estas metodologias estimam o risco de inundação no local com base nos registros

históricos ocorridos e consideram que as séries históricas de vazões possuem as seguintes

características:

Homogeneidade e estacionariedade: isso significa que as estatísticas da série

não se alteram com o tempo, ou seja, a média das vazões ou seu desvio

padrão não deveriam se alterar ao no longo do tempo. Por exemplo, ao ser

construída uma barragem a montante de uma seção de um rio com volume

importante para amortecimento de inundação, o risco da inundação deve

mudar porque a série não é mais homogênea;

Representatividade: assume-se que as séries registradas de níveis de

inundação são representativas da ocorrência no local, ou seja, devem ser

longas o suficiente e conter a variabilidade de períodos secos e úmidos.

Interdependentes: Os valores da série devem ser independentes entre si.

Geralmente uma cheia máxima de um ano não guarda dependência com o

37

ano seguinte se forem escolhidas dentro do chamado “ano hidrológico”, que

é o período do início do mês chuvoso ao final do mês seco.

Os dois primeiros itens apresentam a maior quantidade de incertezas e a utilização

de marcas de inundações é essencial para um ajuste confiável da curva de probabilidade de

vazões nos locais de interesse.

A predição pode ser utilizada para se conhecer o comportamento hidrológico do rio.

Assim, é possível identificar qual a probabilidade de cheias para diferentes vazões e associá-

las a cotas geométricas. Esse processo permite que seja realizado o zoneamento das áreas

inundáveis no entorno do rio para diferentes riscos. Assim, é uma medida não estrutural,

aplicável para a melhor convivência da população com as inundações ribeirinhas, conforme

será discutido no item a seguir.

A análise estatística por meio da predição também pode ser utilizada para a definição

de cotas para a construção de um dique de proteção para um determinado risco de projeto,

conferindo uma proteção de caráter estrutural à população, conforme discutido no item a

seguir.

A metodologia para desenvolvimento de modelo de predição de inundações é

apresentada no capítulo ‎5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO, item Erro! Fonte de

referência não encontrada. Erro! Fonte de referência não encontrada..

3.3 Medidas de controle

As medidas para o controle de inundações ribeirinhas se dividem em medidas de

caráter estrutural e não estrutural, de acordo com a sua interferência na calha do rio. No

primeiro caso, as intervenções atuam modificando o sistema existente, e no segundo caso,

elas reduzem os danos à população por meio de diretrizes que buscam a melhor convivência

da população com as cheias.

38

3.3.1 Medidas estruturais

As medidas estruturais são aquelas nas quais o homem modifica o sistema ribeirinho

existente na tentativa de minimizar inundações. Estas medidas podem ser extensivas ou

intensivas, de acordo com a sua intervenção na calha do rio. Na Tabela ‎3.1 são apresentadas

as principais medidas estruturais e suas características.

Tabela ‎3.1. Medidas estruturais para o controle de inundações ribeirinhas e suas características.

Medida Tipo Principal vantagem Principal desvantagem

Aplicação

Medidas extensivas Alteração da

cobertura vegetal

Difuso Abatimento do pico e volume de cheia

Necessita de grande esforço

Todas as bacias

Controle de perda de solo

Difuso Reduz assoreamento Idem ao anterior Todas as bacias

Medidas intensivas Diques e pôlderes

Local Competência na proteção para o

tempo de retorno de projeto

Danos significativos em caso de falha

Grandes rios e planície

Reservatório Todos Controle à jusante Desapropriação para sua

implantação

Bacias intermediárias

Com comportas Maior eficiência hídrica

Vulnerabilidade a falhas de operação

Usos múltiplos

Controle de Cheias

Mínimo de perdas Custo não-partilhado

Restrito ao controle de

cheias Alteração na

calha Desobstrução

de fluxo Ampliação de capacidade de

descarga com pouco investimento

Efeito localizado Pequenos rios

Retificação (corte de

meandros)

Acelera o escoamento Efeito negativo em rio com fundo

aluvionar

Área de inundação

estreita Alteração da

calha Caminho da

cheia Amortecimento de

volume Depende da topografia

Grandes bacias

Desvio Reduz vazão do canal principal

Idem ao anterior Bacias médias e grandes

Revitalização do rio

Local Controle de cheia, melhoria estética e de saúde do ecossistema

Necessita de grande esforço

Rios alterados

39

3.3.1.1 Medidas extensivas

As medidas extensivas são aquelas que agem no contexto global da bacia,

procurando modificar as relações entre precipitação e vazão, como a alteração da cobertura

vegetal do solo, que reduz e retarda os picos de cheias e controla a erosão da bacia.

Cobertura vegetal: a cobertura vegetal tem capacidade de armazenar parte do

volume precipitado de água pela interceptação vegetal, aumentar a evapotranspiração e

reduzir a velocidade do escoamento superficial pela bacia hidrográfica. Quando é retirada a

cobertura vegetal, a tendência é de aumentar o volume escoado, as cheias, e reduzir as

estiagens, aumentando a variabilidade das vazões. O aumento da cobertura é uma medida

extensiva para redução das inundações, mas aplicável a pequenas bacias, onde tem mais

efeito (< 10 km²). O efeito maior deste tipo de medida é sobre os eventos mais frequentes

de alto risco de ocorrência. Para eventos raros de baixo risco o efeito da cobertura vegetal

tende a ser pequeno.

Controle da erosão do solo: o aumento da erosão tem implicações ambientais pelo

transporte de sedimentos e seus agregados, podendo contaminar os rios a jusante e

diminuir a sua seção, e alterando o balanço de carga e transporte dos rios. Um dos fatores é

a redução da seção dos rios e o aumento da frequência das inundações em locais de maior

sedimentação. O controle da erosão do solo pode ser realizado pelo reflorestamento,

pequenos reservatórios, estabilização das margens e práticas agrícolas corretas. Esta medida

contribui para a redução dos impactos das inundações.

3.3.1.2 Medidas intensivas

As medidas intensivas são aquelas que agem numa escala menor, nos cursos d’água e

superfícies, e podem ser obras de (a) re-naturalização; (b) contenção, como diques e

pôlderes; (c) aumento da capacidade de descarga, como retificações, ampliações de seção e

corte de meandros de cursos d’água; (d) desvio do escoamento por canais e retardamento e

infiltração, como reservatórios, bacias de amortecimento e dispositivos de infiltração no

solo.

40

Diques ou polders: São muros laterais de terra ou concreto, inclinados ou retos,

construídos a uma certa distância das margens, que protegem as áreas ribeirinhas contra o

extravasamento. Os efeitos de redução da largura do escoamento confinando o fluxo são o

aumento do nível de água na seção para a mesma vazão, aumento da velocidade e erosão

das margens e da seção e redução do tempo de viagem da onda de cheia, agravando a

situação dos outros locais a jusante. O maior risco existente na construção de um dique é a

definição correta da cheia máxima provável, pois existirá sempre um risco de colapso,

quando os danos serão piores que a não existência do mesmo.

O dique permite proteção localizada para uma região ribeirinha. Deve-se evitar

diques de grandes alturas, pois existe sempre o risco de rompimento para uma cheia maior

do que a de projeto. No caso de rompimento, o impacto é maior do que se o mesmo não

existisse.

Na construção de diques para a proteção de áreas agrícolas, o risco de colapso

adotado pode ser mais alto que em áreas urbanas, sempre que os danos potenciais sejam

somente econômicos. Quando o colapso pode produzir danos humanos o risco deve ser

menor e a obra complementada por um sistema de previsão e alerta em tempo atual. Tanto

em bacias rurais como urbanas é necessário planejar o bombeamento das áreas laterais

contribuintes ao dique, caso contrário, chuvas sobre estas bacias laterais ficam represadas

pela maior cota do rio principal ou acumuladas no seu interior, se não existirem drenos com

comportas.

Reservatório: O reservatório de controle de cheias funciona retendo o volume do

hidrograma durante as cheias, reduzindo o pico e o impacto a jusante do barramento.

Podem ser de uso exclusivo para esta finalidade ou podem ter usos múltiplos. O primeiro

tem como objetivo somente minimizar as inundações, enquanto que o segundo tem mais de

um objetivo, que são muitas vezes conflitantes.

Um reservatório sem controle de operação é aquele que não dispõe de comportas de

vertedor ou de fundo e a cheia é regulada pelas condições do vertedor livre. Quando

41

existem comportas é possível utilizar com mais eficiência o volume disponível para controle

da cheia.

Modificações do rio: As modificações na morfologia do rio visam aumentar a vazão

para um mesmo nível, reduzindo a sua frequência de ocorrência. Isto pode ser obtido pelo

aumento da seção transversal ou pelo aumento da velocidade. Para aumentar a velocidade é

necessário reduzir a rugosidade, tirando obstruções ao escoamento, dragando o rio,

aumentando a declividade pelo corte de meandros ou aprofundando o rio. Essas medidas,

em geral, apresentam custos elevados.

Para a seção de um rio que escoa uma dada vazão, a cota resultante depende da área

da seção, da rugosidade, raio hidráulico e da declividade. Para reduzir a cota devido a uma

vazão pode-se atuar sobre as variáveis mencionadas. Para que a modificação seja efetiva é

necessário modificar estas condições para o trecho que atua hidraulicamente sobre a área

de interesse. Aprofundando o canal, a linha de água é rebaixada evitando inundação, mas as

obras poderão envolver um trecho muito extenso para que a medida seja efetiva, o que

aumenta o custo. A ampliação da seção de medição produz redução da declividade da linha

de água e redução de níveis para montante. Estas obras devem ser examinadas quanto à

alteração que podem provocar na energia do rio e na estabilidade do leito. Os trechos de

montante e jusante das obras podem sofrer sedimentação ou erosão de acordo com

alteração produzida.

Revitalização do rio: Alterações do sistema ribeirinho modificado, como rios

canalizados ou retificados, para sistemas com características naturais promovem efeitos

significativos na proteção de cheias por infiltração e armazenamento providenciados por

várzeas, meandros, substrato e taludes revitalizados, isto é, não-impermeabilizados e

vegetados. Atividades de recuperação de rios têm recebido atenção especial recentemente

em virtude da percepção mais acurada dos processos hidrobiogeoquímicos realizados pelo

sistema natural. Com isto, sistemas ribeirinhos artificiais têm sido reavaliados, como o do rio

Cheonggyecheon, na cidade de Seul (Coréia do Sul, Figura ‎3.1), com custos aproximados de

42

US$ 300 milhões, para a remoção de via expressa e uma avenida, com aproximadamente 6

km, com vistas à criação de um espaço mais ameno e convidativo à população.

Figura ‎3.1. Situação prévia e perspectiva da restauração do rio Cheonggyecheon (Seul, Coréia do Sul).2

É importante destacar que as medidas estruturais não são projetadas para dar uma

proteção completa. Isto exigiria a proteção contra a maior cheia possível, o que é

fisicamente e economicamente inviável na maioria das situações. Além disto, medidas

estruturais podem criar uma falsa sensação de segurança, permitindo a ampliação da

ocupação das áreas inundáveis, podendo futuramente resultar em danos significativos.

3.3.2 Medidas não estruturais

As medidas não estruturais são aquelas em que os prejuízos são reduzidos por meio

da melhor convivência da população com as cheias, com adoção de medidas preventivas que

não alteram o sistema existente. As medidas não estruturais, em conjunto ou não com as

estruturais, podem minimizar significativamente os prejuízos com um custo menor. O custo

de proteção de uma área inundável por medidas estruturais, em geral, é superior ao de

medidas não estruturais.

2 Extraída do sítio eletrônico: <http://www.streetsblog.org>

43

As principais medidas não estruturais são preventivas como: previsão e alerta de

inundação, zoneamento das áreas de risco de inundação, seguro e proteção individual

contra inundação.

Sistema de previsão e alerta: tem a finalidade de se antecipar a ocorrência da

inundação, avisando a população e tomando as medidas necessárias para reduzir os

prejuízos resultantes da inundação.

Um sistema de previsão envolve, basicamente, a seguinte estrutura metodológica

com os principais componentes apresentados a seguir, desmembrado em subcomponentes:

A. Informações: obter dados em qualidade e quantidade na bacia para permitir a

previsão e predição de vazões e outras variáveis climáticas e hidrológicas.

B. Avaliação: Aumento do conhecimento sobre o uso e tipo de solo, comportamento

do tempo e da hidrologia. O melhor entendimento dos processos regionais e as

características dos sistemas são fundamentais para uma melhor previsão e predição.

C. Prognóstico: Implementar e/ou melhorar o prognóstico hidroclimático: previsão e

análise de cenários buscando minimizar os impactos sobre os principais sistemas de recursos

hídricos.

D. Gestão dos Impactos: Estimar vulnerabilidades, oportunidades, medidas

mitigadoras e adaptação para reduzir as vulnerabilidades aos riscos climáticos.

E. Sistema de Gestão: O funcionamento do prognóstico depende de um sistema de

Gestão onde estão presentes as instituições: características, política, atribuições e

organização; seus recursos humanos: pessoal para atuar nas atividades do projeto; e

infraestrutura: rede de monitoramento, equipamentos de campo e escritório e softwares.

Um sistema de alerta de previsão tempo real envolve os seguintes aspectos:

Sistema de coleta e transmissão de informações de tempo e hidrológicas:

sistema de monitoramento por rede telemétrica, satélite ou radar e

transmissão destas informações para o centro de previsão;

44

Centro de Previsão: recepção e processamento de informações; modelo de

previsão; avaliação e alerta;

Defesa Civil: programas preventivos: educação, mapa de alerta, locais críticos;

alerta aos sistemas públicos: escolas, hospitais, infraestrutura; alerta a

população de risco, remoção e proteção à população atingida durante a

emergência ou nas inundações.

Este sistema possui três fases distintas que são: prevenção, alerta e mitigação.

Na prevenção são desenvolvidas as atividades preventivas para minimizar as

inundações quando as mesmas ocorrerem. Isto envolve o treinamento da equipe da Defesa

Civil, da população através de informações, mapa de alerta que identifique as áreas alagadas

durante a sua ocorrência, planejamento de áreas para receber a população flagelada, entre

outros.

O alerta trata da fase de acompanhamento da ocorrência dos eventos chuvosos com

base no (a) nível de acompanhamento, isto é, nível a partir do qual existe um

acompanhamento da evolução da cheia, o alerta à Defesa Civil da eventualidade da chegada

de uma cheia e a previsão de níveis em tempo real; (b) nível de alerta, isto é, nível a partir do

qual as entidades prevêem o tempo em que será atingida a cota que pode produzir prejuízos

e que a Defesa Civil e administrações municipais passam a receber regularmente as

previsões para a cidade; (c) nível de emergência, isto é, nível no qual ocorrem prejuízos

materiais e humanos e a população passa a receber as informações de nível atual e previsto

com antecedência e o intervalo provável dos erros, obtidos dos modelos.

A fase de mitigação trata das ações que devem ser realizadas para diminuir o

prejuízo da população quando a inundação ocorre, como isolar ruas e áreas de risco,

remoção da população, animais e proteção de locais de interesse público.

O mapa de alerta é preparado com valores de cotas em cada esquina da área de

risco. Com base na cota absoluta das esquinas, deve-se transformar esse valor na cota

referente a régua. Isto significa que, quando um determinado valor de nível de água estiver

45

ocorrendo na régua, a população saberá quanto falta para inundar cada esquina. Isto auxilia

a convivência com a inundação durante a sua ocorrência.

Zoneamento de áreas inundáveis: O zoneamento propriamente dito é a definição de

um conjunto de regras para a ocupação das áreas de maior risco de inundação, visando à

minimização futura das perdas materiais e humanas em face das grandes cheias. Conclui-se,

daí, que o zoneamento urbano permitirá um desenvolvimento racional das áreas ribeirinhas.

Esta atividade engloba as seguintes etapas: a) determinação do risco das cheias; b)

mapeamento das áreas de inundação; c) zoneamento. A seguir são descritos os aspectos do

mapeamento e do zoneamento.

Os mapas de inundação podem ser de dois tipos: mapas de planejamento e mapas de

alerta. O mapa de planejamento define as áreas atingidas por cheias de tempos de retorno

escolhidos. O mapa de alerta foi descrito no item anterior.

Para a elaboração desses mapas são necessários os seguintes dados: a) nivelamento

da régua a um zero absoluto; b) topografia da cidade no mesmo referencial absoluto da

régua linimétrica. Cota da rua no meio de cada esquina das áreas de risco; c) estudo de

probabilidade de inundações de níveis para uma seção na proximidade da cidade; d) níveis

de cheias, ou marcas ao longo da cidade que permita a definição da linha de água; e) seções

batimétricas ao longo do rio no perímetro urbano. Caso a localização da seção de

observação se encontre fora do perímetro urbano, a batimetria deve ir até a referida seção.

O espaçamento das seções depende das modificações do leito e da declividade da linha de

água, mas espaçamentos entre 500 e 1000 m são suficientes; f) cadastramento das

obstruções ao escoamento ao longo do trecho urbano como pontes, edifícios e estradas,

entre outros.

Quando a declividade da linha de água ao longo da cidade é muito pequena e não

existem arroios significativos no perímetro urbano os itens d, e e f são desnecessários. No

caso das obstruções, essas podem ser importantes se reduzirem significativamente a seção

transversal.

46

Na prática, é muito difícil a obtenção de todas as informações relacionadas acima,

portanto, é conveniente dividir o estudo em duas fases. Na primeira fase, dita preliminar,

seriam delimitadas com precisão reduzida as áreas de inundação com base em mapas

topográficos existentes e marcas de cheias. Na segunda fase, com a delimitação aproximada

das áreas de inundação, seria determinada a topografia mais detalhada para esta área,

juntamente com a batimetria do rio.

A seção de escoamento do rio pode ser dividida em três partes principais (Figura ‎3.2),

descritas a seguir.

Figura ‎3.2. Zoneamento de áreas inundáveis, sendo (1) a zona de passagem de cheia; (2) zona com restrições e; (3) zona de baixo risco (Fonte: Souza et al., 2007)

Zona de passagem da cheia (faixa 1 em verde) - Esta parte da seção funciona

hidraulicamente e permite o escoamento da cheia. Qualquer construção nessa área reduzirá

a área de escoamento, elevando os níveis a montante desta seção. Portanto, em qualquer

planejamento urbano, deve-se procurar manter esta zona desobstruída.

47

Zona com restrições (faixa 2 em cinza) - Esta é a área restante da superfície inundável

que deve ser regulamentada. Esta zona fica inundada, mas, devido às pequenas

profundidades e baixas velocidades, não contribui de forma significativa para a drenagem da

cheia.

Esta zona pode ser subdividida em subáreas, mas essencialmente os seus usos

podem ser:

(a) parques e atividades recreativas ou esportivas cuja manutenção, após cada cheia,

seja simples e de baixo custo. Normalmente, uma simples limpeza a reporá em

condições de utilização, em curto espaço de tempo;

(b) uso agrícola;

(c) habitação com mais de um piso, onde o piso superior ficará situado, no mínimo, no

nível do limite da cheia e estruturalmente protegida contra cheias ;

(d) industrial, comercial, como áreas de carregamento, estacionamento, áreas de

armazenamento de equipamentos ou maquinaria facilmente removível ou que não

estejam sujeitos a danos de cheia. Neste caso, não deve ser permitido

armazenamento de artigos perecíveis e principalmente tóxicos;

(e) serviços básicos: linhas de transmissão, estradas e pontes, desde que corretamente

projetados.

Zona de baixo risco (faixa 3 em amarelo) - Esta zona possui pequena probabilidade de

ocorrência de inundações, sendo atingida em anos excepcionais por pequenas lâminas de

água e baixas velocidades. A definição dessa área é útil para informar a população sobre a

grandeza do risco a que está sujeita. Esta área não necessita regulamentação, quanto às

cheias.

Nesta área, delimitada por cheia de baixa frequência, pode-se dispensar medidas

individuais de proteção para as habitações, mas orientar a população para a eventual

possibilidade de cheia e dos meios de proteger-se das perdas decorrentes, recomendando o

48

uso de obras com, pelo menos, dois pisos, onde o segundo pode ser usado nos períodos

críticos.

Regulamentação das zonas de inundação: Usualmente, nas cidades de países em

desenvolvimento, a população de menor poder aquisitivo e marginalizada ocupa as áreas

ribeirinhas de maior risco. A regulamentação da ocupação de áreas urbanas é um processo

iterativo que passa por uma proposta técnica a ser discutida pela comunidade antes de sua

incorporação ao Plano Diretor da cidade. Portanto, não existem critérios rígidos aplicáveis a

todas as cidades, mas sim recomendações básicas que podem ser seguidas de acordo com o

caso.

A regulamentação do uso das zonas de inundação apóia-se em mapas com

demarcação de áreas de diferentes riscos e nos critérios de ocupação das mesmas, tanto

quanto ao uso como quanto aos aspectos construtivos. Para que esta regulamentação seja

utilizada, beneficiando as comunidades, a mesma deve ser integrada à legislação municipal

sobre loteamentos, construções e habitações, a fim de garantir a sua observância.

Construção à prova de cheia: A construção à prova de cheia é definida como o

conjunto de medidas projetadas para reduzir as perdas de prédios localizados nas várzeas de

inundação durante a ocorrência das cheias. Dentre as medidas, destacam-se:

Instalação de vedação temporária ou permanente nas aberturas das

estruturas;

Elevação de estruturas existentes;

Construção de novas estruturas sob pilotis;

Construção de pequenas paredes ou diques circundando a estrutura,

relocação ou proteção de artigos que possam ser danificados dentro da

estrutura existente;

Relocação de estruturas para fora da área de inundação;

49

Uso de material resistente à água ou novas estruturas;

Regulamentação da ocupação da área de inundação por cercamento;

regulamentação de subdivisão e código de construção, compra de áreas de

inundação, seguro de inundação, instalação de serviço de previsão e de alerta

de cheia com plano de evacuação, adoção de incentivos fiscais para um uso

prudente da área de inundação; instalação de avisos de alerta na área e

adoção de políticas de desenvolvimento. As medidas não estruturais de

inundação podem ser agrupadas em: regulamentação do uso da terra,

construções à prova de cheias, seguro de cheia, previsão e alerta de

inundação.

Seguro de inundação: é um procedimento preventivo viável para empreendimentos

com valor agregado importante e no qual os proprietários possuem capacidade econômica

de pagar o prêmio do seguro. Além disso, nem todas as companhias estão dispostas a fazer o

seguro de inundações se não houver um sistema de resseguros para distribuição do risco.

Quando a população que ocupa a área de inundação é de baixa renda este tipo de solução

torna-se inviável.

50

4 TÉCNICAS PARA O CONTROLE DE INUNDAÇÕES URBANAS

Como mencionado no capítulo anterior, as inundações urbanas acontecem na

medida em que a população impermeabiliza o solo, aumentando o volume de água escoado.

O emprego de canalização acelera o escoamento, o que faz com que a água chegue ao

mesmo tempo no sistema de drenagem, tornando, assim, as inundações mais frequentes do

que costumavam ser, antes da impermeabilização das superfícies.

Desta forma, a gênese das inundações urbanas é intrinsecamente ligada aos sistemas

de drenagem urbana existentes, que são analisados em maior detalhe nos próximos itens.

4.1 Sistemas de drenagem urbana

Os sistemas de drenagem pluvial foram concebidos para permitir a rápida evacuação

de águas pluviais. Neste item, é feita uma descrição da evolução dos sistemas de drenagem,

suas medidas de controle, interfaces com outros sistemas urbanos, impactos na saúde

humana e ambiental e os aspectos institucionais para sua implementação.

A evolução dos sistemas de drenagem pode ser caracterizada por três diferentes

fases: higienista, compensatória e de sistemas de baixo impacto, conforme descrito a seguir.

4.1.1 Higienista

Os primeiros sistemas de drenagem de pluviais surgiram ainda na Idade Antiga,

seguindo a reboque as técnicas de evacuação aplicadas no setor de esgotamento cloacal

(controle e tratamento de águas servidas), com vistas a amenizar inconvenientes. Com a

ausência de manutenção dos sistemas existentes, todos os tipos de resíduos e dejetos

passaram a ser lançados em áreas abertas e corpos hídricos, configurando o conceito

conhecido como “tout à la rue”. No século XVIII, constatou-se na Itália que as águas de

banhado e zonas alagadiças influenciavam na mortalidade de pessoas e animais. Isto

rapidamente foi considerado na Alemanha e na Inglaterra, e mais tarde na França,

51

desencadeando um processo de extinção de banhados como medida de saúde pública. Com

o aumento das aglomerações urbanas, a partir do século XIX e o avanço no conhecimento

das áreas de microbiologia e epidemiologia, evidenciou-se o papel sanitário de águas pluviais

como transmissor de doenças, contribuindo para uma mudança de concepção das relações

entre urbanismo e águas urbanas, levando ao “tout à l’égout”, também conhecido por

conceito higienista, que preconizava a evacuação rápida das águas pluviais e servidas, por

meio de impermeabilização de áreas e sistemas de condutos artificiais. A contaminação do

meio ambiente receptor destes lançamentos levou à elaboração de técnicas para proteger

tais áreas por meio de estações de tratamento das águas.

Já no fim do século XIX, o Brasil vê surgir a grande figura do engenheiro Saturnino de

Brito, que revolucionou o conceito higienista, apresentando argumentos sólidos em favor do

sistema separador absoluto (redes de condutos separados para esgotos pluviais e cloacais),

adequando técnicas importadas de drenagem ao comportamento da precipitação em

regiões tropicais e inovando ao apresentar projeto - que infelizmente acabou não vigorando

- para a cidade de Belo Horizonte, o qual ordenava a configuração da cidade respeitando o

sistema natural de drenagem.

Atualmente, sistemas higienistas de drenagem são empregados em boa parte dos

municípios brasileiros, embora não trabalhem com eficiência na melhoria da qualidade de

água e redução de impactos ao ciclo hidrológico. Isso ocorre, pois a canalização acelera e

amplia o pico de descarga superficial, além de aumentar o volume do escoamento

superficial, a duração e a frequência de inundações, diminuir a recarga subterrânea e a

evaporação. Com esta abordagem, o que acaba por ocorrer é:

A transferência do problema para áreas de jusante, implicando em novas

obras de ampliação do sistema com custos incrementais crescentes;

A falsa sensação de segurança na população com respeito às inundações,

culminando em grandes prejuízos à sociedade, e;

A limitação de outros usos presentes ou futuros da água em meio urbano.

52

4.1.2 Métodos compensatórios

Para resolver este problema, novas soluções têm sido pensadas e estudadas,

procurando favorecer o controle na fonte, ou seja, remediar os impactos o mais próximo

possível do local onde foi gerado, através de uma abordagem compensatória, ou

ambientalista (Baptista et al., 2005).

As soluções compensatórias de drenagem urbana, agindo em conjunto com as

estruturas convencionais, buscam compensar os impactos da urbanização nas águas

urbanas. Dessa forma, os princípios de controle do escoamento pluvial urbano passam a

priorizar o planejamento do conjunto da bacia hidrográfica, evitando a transferência dos

impactos para jusante, através da utilização de dispositivos que promovem o

armazenamento e/ou a infiltração.

A estratégia de planejamento urbano que faz uso dessas estruturas é conhecida

como Melhor Prática de Gestão (Best Management Practices, BMPs) que passaram a ser

adotadas pelo mundo a partir da década de 70 e, em alguns municípios brasileiros, como

Porto Alegre e São Paulo, isto passou a ocorrer na última década.

Estas medidas buscam compensar efeitos da impermeabilização de superfícies. O

método constitui-se de planejamento em escala de bacia e aplicação de dispositivos com

finalidade de armazenamento e infiltração de águas pluviais como detenções, retenções,

banhados, pavimentos permeáveis, microrreservatórios, valos e trincheiras de infiltração.

O uso das estruturas de reservação, no entanto, não resolve os problemas

relacionados com o aumento do volume escoado, a presença de resíduos sólidos e os

contaminantes presentes no escoamento pluvial. Assim, uma vez que o escoamento pluvial

tenha passado pela estrutura de reservação, todo seu volume e carga poluidora são

transferidos para jusante, mantendo o problema de insustentabilidade da solução adotada

para eliminar somente os problemas de inundação.

Além disto, diferenças sensíveis, quando comparadas à aplicação de sistemas

higienistas, dizem respeito à implementação de detenções (prática compensatória

53

estabelecida em norma de São Paulo, Porto Alegre, Guarulhos e Belo Horizonte, e que

possivelmente seja a mais empregada no país) que:

Ameaçam a saúde da população – pela construção em meio urbano de uma

área de acúmulo de resíduos sólidos, sedimentos e água pluvial de qualidade

não-recomendável;

Acirram demandas por espaço físico com outros setores de interesse da

sociedade (como recreação, transportes);

Demandam capacitação geral (profissionais e população) para projeto e

convivência, e;

Podem ampliar inundações, quando a superposição de descargas acontece

pela ausência de controle interligado da liberação de água de outras

detenções (reservatórios), caso existam.

4.1.3 Desenvolvimento urbano de baixo impacto

Uma evolução dessas técnicas, que busca uma maior integração com a paisagem e

aproximação do comportamento natural da bacia hidrográfica, utilizada para garantir o

controle do escoamento pluvial e a preservação da qualidade ambiental nas cidades, é o

emprego de construções de Desenvolvimentos de Baixo Impacto (LID - Low Impact

Development). Muitas cidades em todo o mundo vêm tirando proveito do uso dessas

tecnologias, também conhecidas como “tecnologias verdes”, para o controle do escoamento

pluvial.

A introdução do conceito de Desenvolvimento de Baixo Impacto no desenvolvimento

urbano visa “imitar” os processos naturais da bacia hidrográfica, através da réplica das

condições hidrológica e de paisagem pré-existentes.

Contrariamente aos padrões naturais de ocupação do solo, baseados em

maximização do aproveitamento do espaço urbano, sem respeitar as condições de

drenagem natural, o Desenvolvimento de Baixo Impacto procura preservar ao máximo os

sistemas naturais e distribui a ocupação em lotes menores, mantém uma maior área verde

54

comum, retira o meio-fio das ruas de menor movimento, integrando o asfalto a gramados ou

a outros sistemas naturais vegetados, para que toda água seja infiltrada no solo.

O Desenvolvimento de Baixo Impacto é uma abordagem de controle de escoamento

inovadora, mas com um princípio básico muito simples: gerenciar na fonte a água do

escoamento pluvial, usando controles descentralizados de micro-escala uniformemente

distribuídos. Os controles descentralizados fazem uso de tecnologias que permitem a

infiltração, evaporação e retém o escoamento perto da sua fonte de geração.

Dentre as estruturas integradas, elaboradas ou reaproveitadas por LID, encontram-

se: biorretenções, telhados verdes, coletores de água de chuva, fundações verdes e

pavimentos permeáveis. Nestas estruturas, enfatiza-se o aproveitamento de processos

físicos, químicos e biológicos naturais, conferidos por vegetação diversificada, para o

controle e tratamento da drenagem aliado a potenciais efeitos paisagísticos.

O principal objetivo com o uso dessas estruturas é priorizar a infiltração da água no

solo, já que esse processo é perdido com a impermeabilização superficial, ao mesmo tempo

em que são reduzidos os volumes escoados e as vazões de pico. Alguns trabalhos

desenvolvidos no Brasil (de Souza, 2002; Acioli, 2005; Souza, 2005) mostram que esse tipo

de sistema é realmente eficiente no controle das vazões de pico e volumes escoados.

A passagem da água pelo solo promove uma recarga do aquífero, ao mesmo tempo

em que alguns poluentes são removidos, melhorando significativamente a qualidade

proveniente do escoamento pluvial.

As técnicas são baseadas na premissa de que o gerenciamento do escoamento pluvial

não pode ser encarado como uma estratégia para a disposição de um efluente. Ao invés de

gerenciar e conduzir o escoamento em longas e onerosas canalizações, o Desenvolvimento

de Baixo Impacto permite que o controle do escoamento pluvial seja realizado através de

pequenas estruturas, de baixo custo e com eficiência elevada, adaptadas às características

da paisagem.

55

A adaptação das estruturas às características da paisagem é conhecida como Prática

Integrada de Gerenciamento (IMP - Integrated Management Practices). Quase todos os

componentes do ambiente urbano têm o potencial de servir como uma Prática Integrada de

Gerenciamento, incluindo, não somente espaços abertos, mas também telhados,

estacionamentos, ruas, passeios, entre outros.

As tecnologias verdes, mais utilizadas na gestão da água pluvial, são as biorretenções,

banhados, valos, trincheiras de infiltração, bacias de infiltração, paisagismo com água de

chuva, telhados verdes, pavimentos permeáveis e ruas verdes, entre outros, que podem ser

incorporados em vários projetos urbanos. A finalidade do uso dessas estruturas é a criação

de espaços com propósitos múltiplos, que embelezam, aumentam a segurança de pedestres,

e fornecem, adicionalmente, oportunidades para recreação passiva ou ativa.

No Brasil, o Ministério das Cidades tem estimulado, e destacada como prática

preferencial a utilização de LID para implantação e ampliação de sistemas de drenagem

urbana com vistas à sustentabilidade, conforme apresentado em manual para apresentação

de propostas. Estimula-se, portanto, a aplicação de projetos locais específicos, em

contraposição à padronização costumeiramente incentivada. Além disso, a aplicação de

estruturas distribuídas de pequena-escala com objetivos diversificados, como paisagismo ou

abastecimento, sugerem maior aceitação de empreendedores e usuários finais.

Cabe ressaltar que, mesmo em aplicações de LID, restrições locais como altura do

freático/leito rochoso, espaço físico, características do solo, podem levar à aplicação

combinada com práticas compensatórias ou mesmo higienistas, como detenções e condutos

forçados, respectivamente.

Independentemente do sistema de drenagem pluvial existente, as ações para o

controle das inundações urbanas podem ser desenvolvidas sob duas óticas, tratadas neste

manual, basicamente como medidas estruturais e medidas não estruturais.

A princípio, não existe uma receita única para a definição de qual, ou de quais

medidas de controle podem ser aplicadas em um local. Fatores como a área de drenagem

contribuinte, o estágio de urbanização do local, a sua localização dentro da bacia

56

hidrográfica são determinantes para a escolha da melhor prática. Assim, cada caso deverá

ser analisado de forma individualizada. Para a melhor identificação do tipo de medida de

controle adequado, recomenda-se a leitura dos itens específicos, apresentados a seguir.

4.2 Medidas de controle estruturais

O gerenciamento da drenagem de águas pluviais pode ser realizado mediante o

emprego de medidas estruturais (aplicação de estruturas físicas de controle) ou não

estruturais (normas, incentivos fiscais).

As medidas de controle do escoamento pluvial podem ser classificadas, de acordo

com sua ação na bacia hidrográfica, em:

Distribuída ou na fonte: é o tipo de estrutura que atua sobre pequenas áreas

de drenagem, lote, praças e passeios;

Na microdrenagem: é o tipo de estrutura que age sobre o hidrograma

resultante de um parcelamento ou mesmo mais de um parcelamento, em

função da área;

Na macrodrenagem: é o tipo de estrutura que atua sobre áreas acima de

2km2 ou dos principais riachos urbanos.

Ao órgão público responsável pelo controle do escoamento pluvial, cabe a

ponderação quanto à seleção de aplicação de medidas difusas para o controle do

escoamento na fonte (melhor opção numa ótica global de médio e longo-prazo quando há

disponibilidade de tempo), ou o emprego de medidas estruturais com ação na escala de

microdrenagem e na macrodrenagem (quando há urgência de remediação de problemas).

As medidas com caráter estrutural mais comuns incluem o uso de canalização,

diques, armazenamento em reservatórios e estruturas de infiltração. É necessário,

primeiramente, identificar qual, ou quais, as mais adequadas em cada caso.

57

A seguir é feita uma apresentação das medidas de controle estrutural comumente

utilizadas em diferentes escalas.

4.2.1 Na fonte

Medidas de controle na fonte envolvem o emprego de dispositivos que regulam o

escoamento pluvial o mais próximo possível da fonte onde se dá a alteração dos processos

hidrológicos.

Uma questão que pode gerar confusão está relacionada à nomenclatura antes

utilizada, que considerava o controle do escoamento pluvial em escala de lote como sendo

controle na fonte. Nesta ótica antiga, a aplicação de estruturas físicas era realizada apenas

na saída dos lotes, para minimizar os impactos devidos à urbanização. Como as técnicas de

controle evoluíram para estruturas em escalas menores e integradas aos processos pré-

existentes na localidade, o emprego de várias medidas distribuídas no lote passou a ser

possível (e desejável). Assim, um único lote pode ter vários dispositivos operando

concomitantemente na fonte, sendo o controle na fonte realizado em escala menor que o

controle no lote, o qual normalmente se dava apenas na saída deste.

As estruturas físicas utilizadas para o controle do escoamento na fonte, que merecem

maior estímulo em virtude do desempenho que apresentam são descritas a seguir.

4.2.1.1 Preparo do Solo

A incorporação de matéria orgânica derivada de compostagem ou húmus (de solo

local ou importado), quando adequadamente implementada e mantida, providenciam

funções hidrológicas (por exemplo, redução de 50% de escoamento) e ambientais, incluindo:

redução de erosão; aumento de filtragem de sedimentos, adsorção e biofiltragem de

poluentes; aumento da taxa de crescimento de plantas, resistência a doenças e estética

paisagística; melhoria da retenção de umidade do solo e redução de demanda por

manutenção, isto é, irrigação, fertilizantes e pesticidas.

58

A produção de compostagem – pela reciclagem de resíduos de comida, jardinagem e

cultivo agrícola, de lodo de estações de tratamento e entulhos de construção – integra

atividades, conduzindo ao desenvolvimento de ciclos.

4.2.1.2 Biorretenção

A biorretenção (Figura ‎4.1) consiste em uma depressão rasa com solo preparado para

o plantio (ver descrição do item anterior) de uma diversidade de espécies, sendo

dimensionada para receber o escoamento pluvial oriundo de uma área pequena de captação

de água da chuva.

As biorretenções, usualmente são construídas em formato de célula ou de valo, o

que permite que as plantas, em conjunto com os micróbios presentes no solo realizam

processos físicos, químicos e biológicos, removendo poluentes e controlando

quantitativamente as águas pluviais.

Figura ‎4.1. Biorretenção.

59

4.2.1.3 Telhado Verde

Dentre as vantagens apresentadas com o uso do telhado verde, constam a melhoria

de eficiência energética, da qualidade do ar (retenção de até 85% da poeira) e da estética,

redução de temperatura e barulho, controle de águas pluviais (dependendo da região pode

chegar até 90%) e aumento da vida útil do telhado.

A diversidade de opções de configuração de telhados verdes (como inclinação de até

40o) facilita a sua implantação em proporções crescentes (em 2003, 13,5 milhões de m²

foram instalados na Alemanha), podendo classificá-los em duas categorias: leves e pesados.

Telhados pesados (Figura ‎4.2) são dimensionados com perfil de solo profundo (≥ 15

cm), sendo plantados com arbustos e árvores e servindo ao público para caminhadas. Os

telhados leves são mais comumente empregados, contendo perfis de solo rasos (2,5 a 12,5

cm) e plantas adaptadas às condições de telhados.

Atualmente, existem no Brasil algumas empresas especializadas na fabricação de

módulos de telhas leves, próprias para a execução de telhados verdes, que permitem a sua

instalação em planos inclinados, além de baixa carga estrutural.

A eficiência do telhado verde no controle quantitativo do escoamento pluvial deve

ser avaliada em cada caso, pois esta é dependente das características construtivas do

mesmo.

4.2.1.4 Pavimentos permeáveis

O uso de pavimentos permeáveis consiste na utilização de (Figura ‎4.3a)

concreto/pavimento poroso/blocos vazados em sua camada superior, uma camada de base

(normalmente brita) e uma manta geotêxtil para impedir a migração de material entre

camadas.

A camada superior dos pavimentos porosos (asfalto ou concreto) é construída de

forma similar aos pavimentos convencionais, mas com a retirada da fração da areia fina da

mistura dos agregados do pavimento.

60

Figura ‎4.2. Telhados Verdes.

Figura ‎4.3. Pavimentos Permeáveis.

a)

b)

c)

61

O princípio de funcionamento da estrutura é de fazer com que o escoamento infiltre

rapidamente na capa ou revestimento poroso (espessura de 5 a 10 cm), passe por um filtro

de agregado de 1,25 cm de diâmetro e espessura de aproximadamente 2,5 cm e vá para

uma câmara ou reservatório de pedras mais profundo com agregados de 3,8 a 7,6 cm de

diâmetro.

A capa de revestimento permeável somente age como um conduto rápido para o

escoamento chegar ao reservatório de pedras. Assim, a capacidade de armazenamento dos

pavimentos porosos é determinada pela profundidade do reservatório de pedras

subterrâneo (mais o escoamento perdido por infiltração para o subsolo).

No caso de blocos de concreto vazados, eles devem ser assentados acima de uma

camada de base granular (areia), sob a qual devem ser colocados filtros geotêxteis para

prevenir a migração da areia fina para a camada granular. O sistema deverá prever o

esgotamento do volume num período de 6 a 12 horas. A metodologia para

dimensionamento dos pavimentos permeáveis é apresentada no item ‎5 TÉCNICAS DE

DIMENSIONAMENTO - ‎5.4 Estruturas de infiltração.

Áreas de tráfego de pedestres, ciclistas e veículos leves (como calçadas,

estacionamentos e vias residenciais e internas a empreendimentos, Figura ‎4.3b) são

preferencialmente escolhidas para implantação de pavimentos permeáveis, recomendando-

se que o mesmo receba somente o escoamento das águas drenadas sobre ele.

Além do controle quantitativo e qualitativo de águas pluviais, os pavimentos

permeáveis apresentam a vantagem de aumentar a segurança e conforto em vias pela

diminuição de derrapagens e ruídos. Um estudo em Porto Alegre com asfalto poroso e bloco

vazado (Figura ‎4.3c) revelou a eficiência hidráulica (coeficiente de escoamento, isto é,

relação entre precipitação média e vazão média, de 5% e 2,3%, respectivamente) dos

pavimentos permeáveis. Verificou-se ainda a disponibilidade no mercado de todos os

materiais envolvidos no estudo, com o asfalto poroso custando 21% a mais que o asfalto

comum para uma área de 132m².

62

A utilização dos pavimentos permeáveis, em um contexto geral, pode proporcionar

uma redução dos volumes escoados e do tempo de resposta da bacia para condições

similares às condições de pré-desenvolvimento. Em alguns casos, dependendo das

características do subsolo, o resultado obtido com a utilização deste tipo de estrutura pode

levar a condições melhores que as de pré-desenvolvimento. Para atingir este grau de

eficiência, no entanto, a estrutura deve ser utilizada racionalmente, respeitando seus limites

físicos, e há necessidade de manutenção preventiva (de preferência trimestralmente),

evitando assim o seu entupimento.

Os principais problemas que estes tipos de dispositivos podem apresentar são:

Quando a água drenada é fortemente contaminada, haverá impacto sobre o lençol

freático e o escoamento subterrâneo;

Falta de controle na construção e manutenção que podem entupir os dispositivos

tornando-os ineficientes.

4.2.1.5 Captação e aproveitamento de água da chuva

A captação e o aproveitamento de água de chuva promove a eficiência hídrica no

empreendimento, permitindo que o proprietária faça uma economia com relação ao

pagamento pela água tratada.

Dentre as alternativas para coleta e armazenamento de água de chuva, encontram-se

cisternas, reservatórios, barris de chuva (Figura ‎4.4), adaptações de pavimentos permeáveis,

telhados verdes e biorretenções (com a introdução de drenos subjacentes).

A principal idéia deste sistema é a utilização de superfícies impermeáveis sem

trânsito, como telhados, para a captação da água da chuva e sua destinação a um sistema de

reservação, para posterior utilização não potável, como rega de jardim, descarga de bacia

sanitária entre outros.

Atualmente, existe normatização técnica (ABNT-NBR 15527/2007) para o

dimensionamento de sistemas de captação e aproveitamento de água da chuva. No entanto,

63

a definição do volume a ser armazenado também pode ser fruto das diretrizes previstas na

legislação que regulamenta o controle quantitativo na fonte, previsto no decreto do Plano

Diretor de Drenagem Urbana da cidade.

Figura ‎4.4. Aproveitamento de água de chuva (Brasil, Austrália e E.U.A).

4.2.1.6 Trincheira de infiltração

A trincheira de infiltração, como o próprio nome indica, consiste de uma vala

escavada, é preenchida com material de determinada granulometria, e tem a função de

armazenar temporariamente a água pluvial e permitir que ela seja eliminada através do seu

interior por meio da infiltração (Figura ‎4.5).

A principal dificuldade encontrada com o uso desse tipo de dispositivo é o

entupimento dos espaços entre os elementos pelo material fino transportado para o seu

interior, portanto, é recomendável o uso de um filtro de material geotêxtil. De qualquer

forma, é necessário a sua limpeza após algum tempo (Urbonas e Stahre, 1993).

Existem algumas restrições com relação ao uso deste sistema de infiltração,

conforme é apresentado nas técnicas de dimensionamento apresentadas no item ‎5.4

Estruturas de infiltração, dessa forma, antes de optar por sua utilização é necessário verificar

a sua aplicabilidade, seguindo o procedimento apresentado no referido capítulo.

Crédito:

Adriana Menezes

64

Figura ‎4.5. Trincheira de infiltração (Manual de Drenagem de Porto Alegre).

4.2.1.7 Bacias de infiltração

As bacias de infiltração são construídas para recolher a água das superfícies e criar

condições de escoamento da mesma através do solo. Trata-se de uma área de solo

circundada por uma margem ou contenção que retém as águas pluviais até que estas

infiltrem através da base e dos lados (Figura ‎4.6). Em geral são escavadas, mas podem ser

aproveitadas pequenas encostas já existentes no terreno.

Podem ser utilizadas para, parcialmente, atenuarem picos de cheias juntamente com

a função principal de promover a infiltração da água no solo, além de permitir que haja

evaporação da mesma. Para dimensionamento deste tipo de estrutura, devem ser

observadas as orientações apresentadas no capítulo ‎5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO -

‎5.3 Estruturas de armazenamento.

65

Figura ‎4.6. Bacia de infiltração (CIRIA, 1996).

4.2.1.8 Valos de infiltração

Os valos de infiltração são dispositivos de drenagem lateral, muitas vezes utilizados

paralelamente às ruas, estradas, estacionamentos e conjuntos habitacionais, entre outros

(Figura ‎4.7). Esses valos concentram o fluxo das áreas adjacentes e criam condições para

uma infiltração ao longo do seu comprimento, de forma que eles também podem agir como

canais, armazenando e transportando água para outros dispositivos de drenagem.

Para facilitar ainda mais a infiltração, podem ser instaladas pequenas contenções ao

longo do comprimento, transversalmente ao sentido do escoamento. Urbonas e Stahre

(1993) recomendam isto quando a declividade for maior ou igual a 2%. Neste caso, o

funcionamento dos valos se assemelha ao das bacias de infiltração.

Esse dispositivo funciona, na realidade, como um reservatório de detenção, à medida

que a drenagem que escoa para o valo é superior à capacidade de infiltração. Nos períodos

66

com pouca precipitação ou de estiagem, ele é mantido seco. Permite também a redução da

quantidade de poluição transportada para jusante. Na Figura ‎4.8 e na Figura ‎4.9, é

apresentada uma vista geral, mostrando sua aplicação.

O método de dimensionamento dos valos de infiltração são apresentados no item ‎5

TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO - ‎5.4 Estruturas de infiltração. Deve-se ter atenção

especial e identificar se o valo funcionará como um canal que transporta água, ou apenas

um valo onde a água é armazenada, pois o método de dimensionamento difere nestes casos.

Figura ‎4.7. Valo de infiltração (CIRIA, 1996).

67

Figura ‎4.8. Vista do valo de infiltração (Urbonas e Stahre, 1993).

Figura ‎4.9. Detalhe de um valo de infiltração com uma contenção (Urbonas e Stahre, 1993).

4.2.1.9 Poço de infiltração

Um poço de infiltração consiste de uma escavação em forma cilíndrica, ou retangular,

com uma estrutura ou preenchimento de pedras para manter a forma da escavação. Em

locais maiores, vários poços podem ser conectados. Quando da ocorrência de um evento,

parte da água pluvial fica armazenada, enquanto parte infiltra na base e nas laterais (CIRIA,

68

1996). Podem ser construídos de anéis de concreto perfurado, pré-moldados, etc. Na Figura

‎4.10 há um exemplo em formato cilíndrico.

Os dispositivos para retenção de sedimentos na entrada do dispositivo devem ser

limpos regularmente, com frequência maior quando a área for grande ou com muita

presença de material que possa causar obstrução. A metodologia de dimensionamento é

apresentada no item ‎5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO - ‎5.4 Estruturas de infiltração.

Figura ‎4.10. Poço de infiltração (CIRIA, 1996).

4.2.1.10 Manta de infiltração

As mantas de infiltração são semelhantes às trincheiras, sendo que as mantas são

cobertas pelo solo ou por alguma outra superfície infiltrante (Figura ‎4.11). Como o sistema é

completamente enterrado, a superfície do solo pode ser usada para outras finalidades.

A disposição final da água normalmente é feita de maneira pontual. Um geotêxtil

permeável é utilizado para separar o material de preenchimento do material que cobre o

dispositivo. A mesma separação deve ser feita entre o material de preenchimento e o solo

sub-superficial. Condutos perfurados ou porosos distribuem a água que vem da fonte

69

pontual que, em geral, é um conduto tradicional. Recomenda-se colocar armadilhas para

sedimentos de óleos. A frequência de limpeza mínima deve ser de um ano.

Uma das desvantagens deste tipo de estrutura é a manutenção que é difícil, bem

como também o monitoramento da sua eficiência. Assim, quando há suspeitas do

comprometimento da eficiência da estrutura, a mesma deve ser substituída.

Figura ‎4.11. Manta de infiltração (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre)

4.2.1.11 Microrreservatórios

Os microrreservatórios atuam armazenando o escoamento pluvial e podem ser

executados na forma de pequenas estruturas nos lotes. Ele também pode ser utilizado como

um sistema que reserva a água pluvial para o aproveitamento para fins não potáveis,

cumprindo assim, o papel de controle do escoamento pluvial em conjunto com outros usos,

70

como abastecimento de água, irrigação de grama e lavagem de superfícies ou de

automóveis.

O microrreservatório para controle na fonte pode ser aberto, utilizando o relevo do

terreno, enterrado em concreto, de tijolos, executado com auxílio de tubos de concreto ou

de pedra. Um exemplo da configuração padrão de sua distribuição pode ser observado na

Figura ‎4.12.

Figura ‎4.12. Detenção na fonte (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre)

Existe uma infinidade de tipos de microrreservatórios que podem ser utilizados em

um lote. As condições básicas de seu dimensionamento são:

Limite da vazão de saída da sua estrutura de descarga;

71

Volume necessário para que seja realizado o controle do escoamento pluvial,

permitindo a liberação da vazão da saída.

Além da limitação acima descrita, que em geral está prevista na legislação que

fornece as diretrizes do Plano Diretor de Drenagem Urbana, existem as restrições físicas:

Cota da rede pluvial;

Cota do terreno.

Em alguns casos, a cota da rede pluvial limita a profundidade de escavação e a cota

onde o conduto de saída deve se posicionar, considerando a sua declividade. Com base

nesta profundidade de escavação será determinada a área necessária para atender ao

volume do reservatório. Quando não existir esta restrição, pode-se otimizar as dimensões do

mesmo.

Este volume pode ser distribuído de forma enterrada, com abertura para limpeza, ou

aberto na forma de gramados ou mesmo áreas pavimentadas, desde que a sua saída atenda

a exigência de manutenção da vazão limite na saída do lote.

Geralmente, os dispositivos abertos, quando possível, são os mais recomendados,

pois podem integrar-se ao paisagismo da área com custo menor que as detenções

enterradas, além de facilitar a limpeza das folhagens que a drenagem transporta. Algumas

das áreas típicas que podem ser utilizadas para detenção na fonte são: áreas de

estacionamento, parques e passeios.

A metodologia de dimensionamento dos microrreservatórios é apresentada no item

‎5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO - ‎5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO - ‎5.3 Estruturas

de armazenamento.

4.2.2 Na microdrenagem

Medidas de controle do escoamento pluvial na microdrenagem consistem no manejo

de águas provenientes de loteamentos ou conjunto de lotes. As práticas mais comumente

empregadas visam restaurar aspectos hidrológicos, por meio da utilização de bacias de

72

detenção (Figura ‎4.13) - ou banhados artificiais para controle do pico de cheia, ou viabilizar o

rápido escoamento para jusante, mediante a ampliação/reparo de dutos pluviais.

Figura ‎4.13. Detenções na cidade de Porto Alegre.

4.2.2.1 Bacias ou reservatórios de detenção

A recomendação para a implantação das medidas de controle nos sistemas de redes

de microdrenagem pluvial deve priorizar o emprego de estruturas físicas, sempre que o

controle na fonte não for suficiente para recuperar ou manter processos hidrológicos

naturais, dando preferência ao uso de bacias de detenção, ou banhados artificiais, em razão

de ganhos ambientais.

O dimensionamento das bacias de detenção envolve as seguintes etapas:

- Disposição espacial da estrutura de reservação;

- Estimativa de volume;

- Dimensionamento hidráulico dos dispositivos de saída.

Para o dimensionamento das bacias de detenção, deve-se considerar os seguintes

condicionantes:

I) Nos trechos em que não existe separador absoluto da rede de drenagem, com

relação a rede cloacal, o controle da qualidade da água não pode ser realizado por uma

73

detenção aberta on-line. Neste caso, a detenção é projetada para receber somente o

excedente da capacidade de descarga do sistema de galerias e/ou canais e funciona off-line

(Figura ‎4.14). O canal ou galeria que drena a vazão paralelamente à bacia de detenção é

chamado de by-pass. Durante a estiagem, o escoamento que é transportado pelo sistema de

drenagem é uma combinação de esgoto cloacal com a contribuição natural da bacia.

Este mesmo dispositivo pode funcionar com um vertedor lateral ou com uma galeria

ou canal, extravasando para a área de detenção a partir de uma vazão, como pode ser

observado na Figura ‎4.15. Estes são sistemas de detenção parcialmente on-line, mas que

funcionam como o anterior. Existem grandes variações destes dispositivos em função dos

condicionantes locais de capacidade de escoamento para jusante, volume e afluência ao

sistema.

II) Quando existe separador absoluto, as detenções também podem ser projetadas

para reter sempre a parte inicial da inundação do pluvial com o objetivo de melhorar os

condicionantes de qualidade da água e sedimentos, além de amortecer o volume excedente

visando o controle de volume (recomenda-se este tipo de estrutura quando existe separador

absoluto). Este tipo de dispositivo é denominado de Detenção estendida, porque mantém a

água da primeira parte da cheia, que contém maior quantidade de contaminação por um

período de 6 a 40 horas na detenção. Geralmente este tipo de reservatório funciona on-line,

com uma câmara de entrada para reter os resíduos sólidos e uma canaleta para o

escoamento na estiagem.

Além deste sistema, existem dispositivos denominados de Retenção que são

reservatórios com lâmina de água, que são projetados para melhorar a qualidade da água da

drenagem afluente em função do tempo de residência do volume dentro do reservatório.

Estes dispositivos têm seu volume acrescido, com relação ao amortecimento pico,

visando o atendimento das condições de qualidade da água.

74

Sistema de drenagem

A

Figura ‎4.14. Sistema de drenagem com capacidade limitada na seção A e uso da detenção para

amortecimento da vazão para volume superior a capacidade de escoamento em A (detenção off-line). (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre)

detenção

detenção

Seção comcapacidade

limitada

A

A’

Câmara de

entrada

(a) reservatório on-line com câmara de retenção de resíduos sólidos

detenção

detenção

Seção comcapacidade

limitada

A

A’

(b) reservatório on-line com reservação lateral

Figura ‎4.15. Detenção ao longo do sistema de drenagem (parcialmente on-line). Controle de saída limitado pela seção de jusante. (Fonte: Manual de Drenagem de Porto Alegre).

O volume necessário para a bacia de detenção deve ser estimado com base na

equação apresentada no Decreto Municipal que regulamente o controle do escoamento

pluvial em áreas urbanas, para áreas de até 1 km2, desde que no dimensionamento não

Seção A-A’

Seção A-A’

75

sejam utilizadas estruturas especiais como o by-pass (reservatório off-line). Caso contrário,

para área superior a esta, ou se o projetista preferir um dimensionamento mais criterioso,

deve-se utilizar a metodologia apresentada no item ‎5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO -

‎5.3 Estruturas de armazenamento.

A seguir são comentados os casos frequentes de utilização de reservatório e o

procedimento a ser seguido para a determinação do seu volume.

- Dimensionamento de uma bacia de detenção em loteamento, ou situação similar: é

necessário manter a vazão máxima de pré-ocupação na saída do empreendimento,

portanto, deve-se conhecer o hidrograma anterior à ocupação. É necessário também

determinar o novo hidrograma, ou seja, aquele após instaladas as edificações no

empreendimento, ruas pavimentadas, etc. Desta forma, tem-se dois hidrogramas

conhecidos: hidrograma de pré-ocupação x hidrograma de pós-ocupação (Figura ‎4.16). Caso

seja instalado um reservatório do tipo on-line, o volume preliminar a ser armazenado

corresponde à área hachurada da Figura ‎4.16. Se for instalado um dispositivo do tipo off-

line, com um by-pass, deve-se dimensionar o by-pass e descarregador de fundo, para que a

soma de suas vazões máximas de descarga não ultrapassem a vazão máxima de pré-

ocupação. Neste último caso, o volume preliminar de armazenamento pode ser estimado

como na Figura ‎4.17.

Figura ‎4.16. Hidrogramas de pré e pós-ocupação – on-line.

76

Figura ‎4.17. Hidrogramas de pré e pós-ocupação – off-line.



de armazenamento.

- Dimensionamento de um reservatório de microdrenagem para atenuação de

inundação: neste caso, o reservatório será utilizado para atenuar as vazões de pico,

eliminando a necessidade de ampliação das redes de microdrenagem a jusante. Para o

dimensionamento do reservatório, neste caso, deve-se conhecer a capacidade de drenagem

da rede que se encontra a jusante do reservatório, e que receberá a descarga do mesmo.

Assim, o reservatório deverá ser dimensionado de forma a armazenar os volumes gerados e

as estruturas de descarga devem drenar no máximo a capacidade da rede a jusante, ou caso

esta rede de drenagem já receba contribuições, deve-se drenar a vazão complementar, até

atingir o limite de capacidade do sistema. As recomendações para o cálculo de volume são

as mesmas mencionadas no item anterior.

Quando o reservatório também é utilizado para controle da qualidade da água, deve-

se estimar o volume adicional do reservatório em função do tempo previsto de manutenção

de parte do volume dentro do sistema.

77



de armazenamento.

A instalação de estruturas físicas, como detenções, no entanto, requer manutenção

apropriada para seu correto funcionamento. Caso esta manutenção não aconteça, podem

ocorrer riscos à saúde da população, principalmente aquelas mais próximas a estas

estruturas, devido à presença de elementos contaminantes, como o resíduo sólido urbano

ou esgoto doméstico (muitas vezes fruto de ligação clandestina).

4.2.2.2 Canalização (transporte)

A prática tradicional em resolver os problemas de drenagem pluvial urbana vem

sendo o dimensionamento e construção de redes de drenagem. Assim, especialmente em

muitas cidades, o emprego de canalizações é utilizado para a solução dos problemas de

inundação, especialmente nos casos em que a utilização de práticas compensatórias ou de

baixo impacto não podem ser aplicadas.

No entanto, como a abordagem higienista contempla a aplicação de medidas

fortemente centradas em proteger a propriedade de danos provocados pelos alagamentos,

sem maiores cuidados com o destino final das águas pluviais, ou o seu impacto sobre o ciclo

hidrológico urbano, essa alternativa mostra-se insustentável a curto ou médio prazo. Dado o

caráter dos projetos de drenagem, que incluem uma solução pontual, não são identificando

os impactos que essa solução pode gerar no ecossistema do entorno ou às regiões à jusante.

Ainda, muitas vezes, a canalização pode ser aparentemente razoável quando pensada e

planejada isoladamente, mas inviável ou ineficiente quando o conjunto da bacia hidrográfica

é considerado. As soluções localizadas resolvem o problema da cheia em uma área, mas o

transferem para jusante, exigindo assim, o redimensionamento da rede de drenagem de

jusante e resultando em custos cada vez mais elevados devido às dimensões das novas

estruturas. Além desses aspectos, o ecossistema de jusante pode ser gravemente afetado

pelo aumento das vazões e pela qualidade da água. Assim, o emprego de canalização deve

ser justificado.

78

Podem existir situações muito particulares, no entanto, em que a canalização mostra-

se como única alternativa técnica, ou que economicamente é viável. Como exemplo, pode-

se destacar a drenagem de áreas muito planas, com lençol freático aflorando. Nestes casos a

sugestão de utilização de reservatórios demandaria a necessidade de estações elevatórias,

que representam considerável custo de operação e manutenção, e o uso de estruturas de

infiltração não é aplicável, devido às condições de umidade no solo. Estes assuntos são mais

bem explicados ao longo do manual. Poderão existir, ainda, situações em que a aplicação de

canalizações combinadas com outras técnicas mostre-se como uma alternativa adequada.

As técnicas de dimensionamento dos sistemas de redes de microdrenagem estão

apresentadas no item ‎5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO - ‎5.1 Redes de microdrenagem.

4.2.3 Na macrodrenagem

Na escala de macrodrenagem, normalmente, são tratados problemas em cursos

d’água urbanos, ou redes do sistema de drenagem com diâmetro ou área de seção

transversal superior a um determinado valor, que pode ser definido pela equipe da

prefeitura, ou ainda de acordo com as características físicas de cada bacia hidrográfica

urbana.

Cabe ressaltar, no entanto, que a drenagem nesta escala pode ser realizada por meio

alternativo à canalização, com a introdução de ações de forma a minimizar os problemas das

inundações, como a utilização de técnicas de convivência com eventos extremos. Algumas

das medidas nesta escala podem ser: (a) o planejamento de uso e ocupação do solo, com

definição de áreas de preservação e de desenvolvimento residencial, comercial ou industrial,

embasado em características de solo, vegetação, topografia e hidrografia da região e (b) a

implantação de políticas em nível municipal ou de bacia com vistas à aquisição pelo poder

público de áreas pertencentes às várzeas de inundação, para implantação de áreas de

lazer/recreação, diminuindo prejuízos à população e ao ecossistema ribeirinho após cada

evento.

Com sugestão de prática de planejamento, aconselha-se empregar estruturas físicas

(como detenções, canalização ou estações de tratamento de água) em último caso, quando

79

o controle na fonte e na microdrenagem não for suficiente para recuperar ou manter

processos hidrológicos naturais, devendo se privilegiar a recuperação da mata ciliar,

vegetação ripária e aquática e várzeas de inundação. No entanto, em cidades construídas

“dentro” da várzea de inundação, a aplicação de dispositivos desejáveis para minimização de

impactos à saúde da população e do meio ambiente é dificultada.

Assim, muitas vezes, as intervenções nos sistemas de macrodrenagem são

inevitáveis, sendo que as medidas de controle do escoamento pluvial mais utilizadas nesta

escala incluem o uso de estruturas de detenção, canalização, ou a combinação de práticas.

Resta ao projetista decidir qual a maneira mais adequada de tratar a água nos sistemas de

macrodrenagem em cada caso.

4.2.3.1 Bacias ou reservatórios de detenção

O dimensionamento das bacias de detenção nos sistemas de redes de

macrodrenagem pluvial envolve as mesmas etapas e cuidados apresentados para a escala de

microdrenagem, no item ‎4 TÉCNICAS PARA O CONTROLE DE INUNDAÇÕES URBANAS - ‎4.2

Medidas de controle estruturais - ‎4.2.2 Na microdrenagem - ‎4.2.2.1 Bacias ou reservatórios

de detenção.

A diferença é que no caso dos sistemas de macrodrenagem, deve ser realizado o

dimensionamento do reservatório utilizando a metodologia apresentada no item ‎5

TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO - ‎5.3 Estruturas de armazenamento, e não é mais possível

utilizar a equação simplificada apresentada no Decreto Municipal para estimar o volume de

reservação.

4.2.3.2 Canalização (transporte)

As recomendações sobre os critérios a serem observados para a decisão sobre o uso

de canalização nas redes de macrodrenagem deve atender às observações apresentadas no

item ‎4.2.2.2 Canalização (transporte), apresentado para as redes de microdrenagem.

As técnicas de dimensionamento dos sistemas de redes de macrodrenagem estão

apresentadas no item ‎5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO -‎5.2 Redes de macrodrenagem.

80

Deve-se lembrar que o sistema de macrodrenagem deve ser projetado com

capacidade superior ao de microdrenagem, com riscos de acordo com os prejuízos humanos

e materiais potenciais.

O escoamento também deverá ser propagado nas redes de macrodrenagem, com a

finalidade de identificar as condições de funcionamento do sistema, que dependerão de

condicionantes de jusante ou de condicionantes locais. Para situações em que existam

efeitos de jusante, como níveis dos rios, obstruções, aterros, pontes, reservatórios, etc., que

podem gerar remanso, deverá ser utilizada modelagem específica, que permita avaliar o

impacto destas sobre o escoamento, conforme é apresentado no capítulo ‎5. Para os demais

casos, recomenda-se que um modelo de propagação em regime não permanente seja

utilizado para verificar os níveis e vazões ao longo de todo o sistema de drenagem.

4.3 Medidas de controle não estruturais

O Gerenciamento do Uso do Solo é uma medida não estrutural que necessita ser

adotada de maneira a prevenir os problemas relacionados com a água no espaço urbano. Ele

envolve procedimentos administrativos e legislativos, além de aspectos técnicos específicos,

orientando a construção das novas edificações.

O Gerenciamento de Uso do Solo pode ser instituído através do Plano Diretor de uso

e ocupação do solo. Atualmente, o Plano Diretor é um instrumento obrigatório para um

grande número de cidades brasileiras, de acordo com o artigo 41 do Estatuto da Cidade (Lei

no 10.257 de 10 de Julho de 2001 – que estabelece diretrizes gerais da política urbana).

Assim, ele poderá orientar o desenvolvimento urbano, estabelecendo taxas limites para a

impermeabilização do solo, que terão reflexo direto no escoamento pluvial.

Dado que os processos hidrológicos são altamente dependentes do grau de

impermeabilidade do solo, é importante que o Plano Diretor de uso e ocupação do solo seja

desenvolvido conjuntamente com o Plano Diretor de Drenagem Urbana.

81

O Plano Diretor de uso e ocupação do solo também poderá fornecer incentivos fiscais

a empreendimentos que sejam desenvolvidos com redução das superfícies impermeáveis,

reservação de áreas para a manutenção de espaços abertos, redução de largura de

acostamentos, entre outros.

Para que haja eficácia da implantação das medidas não estruturais, deve haver

controle e fiscalização na implantação das obras, através da aprovação de projetos de

loteamentos, obras públicas e de drenagem, onde também devem ser verificados aspectos

ambientais.

Um dos aspectos relacionados com a proteção ambiental e a drenagem urbana se

refere à faixa marginal dos arroios urbanos. O Código Florestal prevê a distância mínima de

quinze metros da margem dos arroios, definida pela seção transversal de leito menor. No

desenvolvimento da grande maioria das cidades brasileiras não se observa que este limite

seja obedecido, o que dificulta o controle da infraestrutura da drenagem urbana. Portanto,

Plano Diretor de uso e ocupação do solo deve prever o zoneamento dessas áreas, evitando

assim a ocupação das mesmas, e os consequentes danos em situação de inundação.

Uma medida não estrutural alternativa que visa evitar, principalmente, os danos à

vida humana, consiste na utilização de sistemas de previsão de cheias associados aos planos

de evacuação das áreas de risco. Uma cidade brasileira que faz uso desse tipo de sistema de

previsão é a cidade de União da Vitória, no Paraná, que se encontra às margens do Rio

Iguaçu. Esse tipo de medida não estrutural não evita, no entanto, que alguns bens sejam

perdidos durante as inundações.

A minimização econômica dos prejuízos decorrentes das inundações pode ser obtida

utilizando outra medida de caráter não estrutural, que é o seguro contra inundações. Esse

tipo de prática, no entanto, não é muito comum no Brasil.

Finalmente, a educação sobre a importância de evitar o aumento das superfícies

impermeáveis, do controle do escoamento, entre outros, se constitui em relevante medida

não estrutural.

82

As medidas estruturais e não estruturais são mais efetivas quando aplicadas

conjuntamente, para atingir a solução ótima no combate às inundações na bacia

hidrográfica. Em áreas ribeirinhas, por exemplo, o controle de inundações é realizado

através de medidas estruturais e não estruturais, que dificilmente estão dissociadas. As

medidas estruturais envolvem grande quantidade de recursos e resolvem somente

problemas específicos e localizados. As medidas não estruturais disciplinarão a ocupação do

solo nessas áreas inundáveis, buscando a isenção da necessidade de obras estruturais.

83

5 TÉCNICAS DE DIMENSIONAMENTO

5.1 Redes de microdrenagem

A microdrenagem urbana é definida pelo sistema de condutos pluviais no loteamento

ou na rede primária urbana. Neste capítulo, são apresentados os procedimentos

convencionais utilizados no projeto de uma rede deste tipo.

O dimensionamento de uma rede de pluviais é baseado nas seguintes etapas:

Subdivisão em áreas de drenagem e traçado;

Determinação das vazões que afluem à rede de condutos;

Dimensionamento da rede de condutos.

Este capítulo tratará, inicialmente, dos elementos físicos do projeto, das definições e

dos procedimentos para cálculo da vazão através do Método Racional do dimensionamento

hidráulico do sistema de redes de microdrenagem.

Se o sistema de redes de microdrenagem estiver combinado com o uso de estruturas

para o controle do escoamento pluvial (ver item ‎5.1.5 Controle de escoamento utilizando

estruturas de amortecimento), aplicam-se os princípios deste item para o dimensionamento

da canalização, e devem ser consultados os outros itens para proceder ao dimensionamento

da estrutura específica.

5.1.1 Dados necessários

Os principais dados necessários à elaboração de um projeto de rede pluvial de

microdrenagem são os seguintes:

Mapas: Os principais mapas necessários aos estudos são os seguintes:

Mapa de situação da localização da área dentro do município;

84

Planta geral da bacia contribuinte: escalas 1:5.000 ou 1:10.000, juntamente

com a localização da área de drenagem. No caso de não existir planta plani-altimétrica da

bacia, deve ser delimitado o divisor topográfico por poligonal nivelada;

Planta plani-altimétrica da área do projeto na escala 1:2.000 ou 1:1.000, com

pontos cotados nas esquinas e em pontos notáveis.

Levantamento Topográfico: o nivelamento geométrico em todas as esquinas,

mudança de direção e mudança de greides das vias públicas;

Cadastro: de redes existentes de esgotos pluviais ou de outros serviços que possam

interferir na área de projeto;

Urbanização: devem ser identificados elementos que permitam avaliar como é a

urbanização da bacia contribuinte, na situação atual e prevista no plano diretor, como, por

exemplo, tipo de ocupação das áreas (residências, comércio, praças, etc.), porcentagem de

área impermeável projetada de ocupação dos lotes, ocupação e recobrimento do solo nas

áreas não urbanizadas pertencentes à bacia.

Dados relativos ao curso de água receptor: essas informações devem conter

indicações sobre o nível de água máximo do canal/arroio que irá receber o lançamento final,

levantamento topográfico do local de descarga final.

Adicionalmente, em função da configuração a ser definida será necessário o

levantamento de áreas específicas para detenção do escoamento.

5.1.2 Configuração da drenagem

Com base na topografia disponível e na rede de drenagem natural, é realizado o

traçado do sistema de redes de microdrenagem pluvial. Para estudar a configuração da

drenagem, é necessário realizar um processo interativo com o projetista do arranjo e

disposição da área, principalmente para que se obtenha um melhor aproveitamento das

áreas de detenção ou retenção, de acordo com a filosofia de projeto da área.

85

5.1.3 Critérios para o traçado da rede pluvial

A rede coletora deve ser lançada em planta baixa (escala 1:2.000 ou 1:1.000), de

acordo com as condições naturais do escoamento superficial. Algumas regras básicas para o

traçado da rede são as seguintes:

Os divisores de bacias e as áreas contribuintes a cada trecho deverão ficar

convenientemente assinalados nas plantas;

Os trechos em que o escoamento se dê apenas pelas sarjetas devem ficar

identificados por meio de setas;

As redes de microdrenagem pluvial, sempre que possível, deverão ser lançadas

sob os passeios;

O sistema coletor, em uma determinada via, poderá constar de uma rede única,

recebendo ligações de bocas-de-lobo de ambos os passeios;

A solução mais adequada, em cada rua, é estabelecida, economicamente, em

função da sua largura e condições de pavimentação;

O amortecimento do escoamento é realizado nas áreas baixas junto a drenagem

principal. Procura-se localizar a área de amortecimento preferencialmente junto à

saída do sistema projetado;

Preferencialmente, os sistemas de detenções devem estar integrados de forma

paisagística na área, neste caso, poderá ser necessário utilizar detenções ou

retenções internas ao parcelamento na forma de lagos permanentes ou secos

integrados ao uso previsto para a área;

O projeto deve estabelecer a área máxima impermeável de cada lote do

parcelamento, além das áreas comuns.

86

5.1.4 Componentes hidráulicos do sistema de redes de microdrenagem pluvial

Bocas-de-Lobo: as bocas-de-lobo devem ser localizadas de maneira a conduzirem,

adequadamente, as vazões superficiais para a rede de condutos. Nos pontos mais baixos do

sistema viário, deverão ser, necessariamente, colocadas bocas-de-lobo com vistas a se evitar

a criação de zonas mortas com alagamentos e águas paradas.

Poços de Visita: os poços de visita devem atender às mudanças de direção, de

diâmetro e de declividade à ligação das bocas-de-lobo, ao entroncamento dos diversos

trechos e ao afastamento máximo admissível.

Canalização circular: o diâmetro mínimo das galerias de seção circular deve ser de

0,30m. Os diâmetros comerciais correntes são: 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,80; 1,00; 1,20 e

1,50m. Alguns dos critérios básicos de projeto são os seguintes:

As redes de microdrenagem pluvial são projetadas para funcionamento a

seção plena com a vazão de projeto. A velocidade máxima admissível determina-

se em função do material a ser empregado na rede. Para tubo de concreto, a

velocidade máxima admissível é de 4,0m/s e a velocidade mínima é de 0,80 m/s;

O recobrimento mínimo da rede de drenagem pluvial deve ser de 1,00m,

quando forem empregadas tubulações sem estrutura especial. Quando, por

condições topográficas, forem utilizados recobrimentos menores, as canalizações

deverão ser estruturalmente projetadas ou protegidas por estruturas especiais;

Nas mudanças de diâmetro, os tubos deverão ser alinhados pela geratriz

superior, como indicado na Figura ‎5.1.

87

Figura ‎5.1. Alinhamento das canalizações de microdrenagem quando há mudança de diâmetro.

5.1.5 Controle de escoamento utilizando estruturas de amortecimento

Conforme já discutido neste manual, a medida de controle, tradicionalmente

utilizada para eliminar os problemas relacionados com as inundações das redes de

microdrenagem, consiste em drenar a área desenvolvida através de condutos pluviais até

um coletor principal ou riacho urbano. Esse tipo de solução acaba transferindo para jusante

o aumento do escoamento superficial com maior velocidade, já que o tempo de

deslocamento do escoamento é menor que nas condições pré-existentes. Desta forma,

acaba provocando inundações nas redes de macrodrenagem.

A impermeabilização e a canalização produzem aumento da vazão máxima e do

escoamento superficial. Para que esse acréscimo de vazão máxima não seja transferido para

jusante, uma das técnicas utilizadas de forma combinada com as redes de microdrenagem

pluvial consistem na utilização de estruturas de armazenamento (ver item ‎4 TÉCNICAS PARA

O CONTROLE DE INUNDAÇÕES URBANAS - ‎4.2 Medidas de controle estruturais - ‎4.2.2 Na

microdrenagem - ‎4.2.2.1 Bacias ou reservatórios de detenção). O armazenamento do

escoamento gerado é feito através de dispositivos como tanques, lagos, reservatórios

abertos ou enterrados, entre outros.

88

Quando instalados conjuntamente com as redes de microdrenagem, os reservatórios

podem ser utilizados para reduzir a vazão máxima, distribuir no tempo o volume do

escoamento superficial gerado e controlar os sedimentos transportados, conforme descrito.

Redução da vazão máxima: este é o caso típico de controle dos efeitos de inundação

sobre áreas urbanas. O reservatório é utilizado para amortecer o pico da vazão a jusante,

permitindo que as seções hidráulicas dos condutos a jusante sejam reduzidas, e seja possível

manter as condições de vazão pré-existente na área desenvolvida.

Controle do volume: normalmente, esse tipo de controle é utilizado quando o

escoamento cloacal e pluvial são transportados por condutos combinados, ou quando

recebe a água de uma área sujeita a contaminação. Como a capacidade de uma estação de

tratamento é limitada, é necessário armazenar o volume proveniente do escoamento pluvial

para que possa ser tratado. Nesse caso, o reservatório possui um tempo de residência maior

e é utilizado para a deposição de sedimentos e depuração da qualidade da água, mantendo

seu volume por mais tempo dentro do reservatório. O tempo de retenção, que é a diferença

entre o centro de gravidade do hidrograma de entrada e o de saída, é um dos indicadores

utilizados para avaliar a capacidade de depuração do reservatório.

Controle de sedimentos: quando a quantidade de sedimentos produzida é

significativa, esse tipo de dispositivo pode reter parte dos sedimentos, por meio de

deposição, para que sejam retirados do sistema de drenagem.

Assim, de acordo com o requisito exigido para o seu funcionamento, os reservatórios

podem ser dimensionados para manterem uma lâmina permanente de água (retenção), ou

secarem após o seu uso, durante uma chuva intensa para serem utilizados em outras

finalidades (detenção) (ver Figura ‎5.2).

A vantagem da manutenção da lâmina de água, e do consequente volume morto, é

que não haverá crescimento de vegetação indesejável no fundo, sendo o reservatório mais

eficiente para controle da qualidade da água. O seu uso integrado, junto a parques, pode

permitir um bom ambiente recreacional. A vantagem de utilização do dispositivo seco é que

pode ser utilizado para outras finalidades. Uma prática comum consiste em dimensionar

89

uma determinada área do reservatório para escoar uma cheia frequente, como a de dois

anos, e planejar a área de extravasamento com paisagismo e campos de esporte para as

cheias acima da cota referente ao risco mencionado. Quando a mesma ocorrer, será

necessário realizar apenas a limpeza da área atingida, sem maiores danos a montante ou a

jusante.

a - reservatório de detenção

b - reservatório de retenção

Figura ‎5.2. Reservatórios de detenção e de detenção (Adaptado de Maidment, 1993).

Na Figura ‎5.2, são apresentados, de forma esquemática, o reservatório de detenção e

o reservatório com lâmina de água permanente (retenção). Os reservatórios ou bacias de

detenção são os mais utilizados nos Estados Unidos, Canadá e Austrália. São projetados,

90

principalmente, para controle da vazão, com esvaziamento de até seis horas e com pouco

efeito sobre a remoção de poluentes. Aumentando-se a detenção para 24 a 60 h, poderá

haver melhora na remoção de poluentes (Urbonas e Roesner, 1994), sendo que, para esta

finalidade, é mais indicado o uso de um reservatório de retenção. Este tipo reservatório

pode ter um fundo natural, escavado ou de concreto. Os reservatórios em concreto são mais

caros, mas permitem paredes verticais, com aumento de volume. Isso é útil onde o espaço

tem um custo alto.

ASCE (1985) menciona que as instalações de detenção têm maior sucesso quando a

instalação está integrada a outros usos, como a recreação, já que a comunidade, no seu

cotidiano, usará esse espaço de recreação. Portanto, é desejável que o projeto desse sistema

esteja integrado ao planejamento do uso da área.

5.1.6 Disposição dos componentes

Traçado preliminar: através de critérios usuais de drenagem urbana, devem ser

estudados diversos traçados da rede de microdrenagem, considerando-se os dados

topográficos existentes e o pré-dimensionamento hidrológico e hidráulico. A definição da

concepção inicial é mais importante para a economia global do sistema do que os estudos

posteriores de detalhamento do projeto, de especificação de materiais, etc.

Esse trabalho deve ser desenvolvido simultaneamente ao plano urbanístico das ruas

e das quadras, pois, caso contrário, ficam impostas, ao sistema de drenagem, restrições que

levam sempre a maiores custos. O sistema de redes de microdrenagem deve ser planejado

de forma homogênea, proporcionando, a todas as áreas, condições adequadas de

drenagem.

Coletores: existem duas hipóteses para a locação da rede coletora de águas pluviais:

(i) no passeio, a 1/3 da guia (meio-fio) e (ii) a menos utilizada, sob o eixo da via pública

(Figura ‎5.3). Além disso, deve possibilitar a ligação das canalizações de escoamento das

bocas-de-lobo.

91

Bocas-de-lobo: a locação das bocas-de-lobo deve considerar as seguintes

recomendações: (i) serão locadas em ambos os lados da rua, quando a saturação da sarjeta

assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades de engolimento; (ii) serão

locadas nos pontos baixos da quadra; (iii) a localização das bocas-de-lobo deve ser

determinada através do cálculo da capacidade hidráulica da sarjeta, considerando-se uma

altura do meio-fio de 0,15 m e uma largura da lâmina d’água variável (estipulada caso a caso,

nas diretrizes de projeto fornecidas pela equipe de acompanhamento da prefeitura); (iv) a

melhor solução para a instalação de bocas-de-lobo é que esta seja feita em pontos pouco a

montante de cada faixa de cruzamento usada pelos pedestres, junto às esquinas; (v) não é

conveniente a sua localização junto ao vértice de ângulo de interseção das sarjetas de duas

ruas convergentes, porque os pedestres, para cruzarem uma rua, teriam que saltar a

torrente num trecho de máxima vazão superficial e, também, porque as torrentes

convergentes pelas diferentes sarjetas teriam, como resultante, um escoamento de

velocidade em sentido contrário ao da afluência para o interior da boca-de-lobo.

Figura ‎5.3. Disposição dos sistemas da rede coletora de microdrenagem.

92

Poços de visita e de queda: o poço de visita tem a função primordial de permitir o

acesso às canalizações para limpeza e inspeção, de modo que se possam mantê-las em bom

estado de funcionamento. Sua locação é sugerida nos pontos de mudanças de direção,

cruzamento de ruas (reunião de vários coletores), mudanças de declividade e mudança de

diâmetro. O espaçamento recomendado para os poços de visita é de 50 m.

Detenção ou retenção: Como foi mencionado acima, os reservatórios podem ser

abertos ou enterrados, de acordo com as condições para sua localização. Em locais onde o

espaço seja reduzido ou que seja necessário manter-se uma superfície superior integrada

com outros usos, pode-se utilizar reservatórios subterrâneos; no entanto, o custo desse tipo

de solução é superior ao dos reservatórios abertos.

Quando o sistema descarrega diretamente o volume drenado para o reservatório,

trata-se de uma reservação do tipo on-line. No caso em que o escoamento é transferido

para a área de amortecimento somente após atingir uma determinada vazão, o sistema é

denominado off-line, conforme apresentado no item ‎4.2.2.1 Bacias ou reservatórios de

detenção.

Quanto à localização dos reservatórios, pode-se dizer que ela dependerá dos

seguintes fatores:

Em áreas muito urbanizadas, a localização depende da disponibilidade de espaço e

da capacidade de interferir no amortecimento. Se existe espaço somente a

montante, que drena pouco volume, o efeito será reduzido;

Em áreas a serem desenvolvidas, deve-se procurar localizar o reservatório nas

regiões de baixo valor econômico, aproveitando as depressões naturais ou parques

existentes. Um bom indicador de localização são as áreas naturais que formam

pequenos lagos antes do seu desenvolvimento.

5.1.7 Determinação da vazão de projeto para rede de microdrenagem: Método Racional

Equacionamento: a metodologia empregada para o dimensionamento das redes de

microdrenagem pluvial é baseada no emprego da equação do Método Racional. Para o

93

dimensionamento de redes, utilizando o método racional, adota-se como limite uma área de

até 2km2.

Os princípios básicos para a aplicação do Método Racional são:

A duração da precipitação máxima de projeto é igual ao tempo de

concentração da bacia. Admite-se que a bacia é pequena para que essa condição aconteça,

pois a duração é inversamente proporcional à intensidade;

Adota um coeficiente único de perdas, denominado C, estimado com base nas

características da bacia;

Não avalia o volume da cheia e a distribuição temporal das vazões, portanto

não pode ser utilizado para o dimensionamento de reservatórios de amortecimento.

A equação do modelo é a seguinte:

A.I.C.78,2Q (5.1)

Onde: Q é a vazão máxima (m3/s); C é o coeficiente de escoamento superficial; I é a

intensidade da precipitação (mm/h); A é a área da bacia (ha).

A intensidade da precipitação depende da equação IDF da região (ver item ‎2.6.2

Chuva de projeto), do tempo de concentração (‎2.6.3 Tempo de concentração), do período

de recorrência da chuva (‎2.6.1 Riscos). A equipe de acompanhamento da prefeitura de

Teresina poderá fornecer diretrizes para a definição desses parâmetros.

O coeficiente de escoamento superficial utilizado no método racional depende das

seguintes características: solo, cobertura, tipo de ocupação, tempo de retorno, intensidade

da precipitação.

Os coeficientes de escoamento recomendado para as superfícies urbanas estão

apresentados na Tabela ‎5.1. Na Tabela ‎5.2 são apresentados coeficientes de escoamento

com base em superfícies de revestimento. Para os períodos de recorrência utilizados nos

projetos de redes de microdrenagem, não existe variação desse coeficiente. A variação com

94

a intensidade da precipitação também não é considerada, já que é uma das premissas

utilizadas pelo método.

Tabela ‎5.1 . Valores de C por tipo de ocupação (adaptado: ASCE, 1969 e Wilken, 1978).

DESCRIÇÃO DA ÁREA C

Área Comercial/Edificação muito densa: Partes centrais, densamente construídas, em cidade com ruas e calçadas pavimentadas

0,70 - 0,95

Área Comercial/Edificação não muito densa: Partes adjacentes ao centro, de menor densidade de habitações, mas com ruas e calçadas pavimentadas

0,60 - 0,70

Área Residencial: residências isoladas; com muita superfície livre 0,35 - 0,50 unidades múltiplas (separadas); partes residenciais com ruas macadamizas ou pavimentadas

0,50 - 0,60

unidades múltiplas (conjugadas) 0,60 - 0,75 lotes com > 2.000 m2 0,30 - 0,45 áreas com apartamentos 0,50 - 0,70

Área industrial: indústrias leves 0,50 - 0,80 indústrias pesadas 0,60 - 0,90

Outros: Matas, parques e campos de esporte, partes rurais, áreas verdes, superfícies arborizadas e parques ajardinados

0,05 – 0,20

parques, cemitérios; subúrbio com pequena densidade de construção 0,10 - 0,25 Playgrounds 0,20 - 0,35 pátios ferroviários 0,20 - 0,40 áreas sem melhoramentos 0,10 - 0,30

Tabela ‎5.2. Valores de C de acordo com superfícies de revestimento (ASCE, 1969).

SUPERFÍCIE C Pavimento: Asfalto 0,70 – 0,95 Concreto 0,80 – 0,95 Calçadas 0,75 – 0,85 Telhado 0,75 – 0,95 Cobertura: grama/areia plano (declividade 2%) 0,05 – 0,10 médio (declividade de 2 a 7%) 0,10 – 0,15 alta (declividade 7%) 0,15 – 0,20

95

SUPERFÍCIE C Grama, solo pesado: plano (declividade 2%) 0,13 – 0,17 médio (declividade de 2 a 7%) 0,18 – 0,22 alta (declividade 7%) 0,25 – 0,35

5.1.8 Dimensionamento hidráulico da rede de condutos

5.1.8.1 Capacidade de condução hidráulica de ruas e sarjetas

As águas, ao caírem nas áreas urbanas, escoam, inicialmente, pelos terrenos até

chegarem às ruas. Sendo as ruas abauladas (declividade transversal) e tendo inclinação

longitudinal, as águas escoarão rapidamente para as sarjetas e, destas, ruas abaixo. Se a

vazão for excessiva poderão ocorrer: (i) alagamento das ruas e seus reflexos; (ii) inundação

de calçadas; (iii) velocidades exageradas, com erosão do pavimento.

A capacidade de condução da rua ou da sarjeta pode ser calculada a partir de duas

hipóteses: a água escoando por toda a calha da rua ou a água escoando somente pelas

sarjetas.

Para a primeira hipótese, admitem-se a declividade da rua (seção transversal) de 3%

(Figura ‎5.4) e a altura de água na sarjeta h1 = 0,15 m. Para a segunda hipótese, admite-se

declividade também de 3% e h2= 0,10 m.

Figura ‎5.4. Seção transversal de uma sarjeta.

96

O dimensionamento hidráulico pode ser obtido pela equação de Manning

transformada:

n

SRh.AQ

2/13/2

(5.2)

Onde: Q é a vazão (m3/s); A é a área de seção transversal da sarjeta (m2); Rh é o raio

hidráulico (m); S é a declividade do fundo (m/m); n é o coeficiente de rugosidade de

Manning (consultar Tabela ‎5.3).

Tabela ‎5.3. Coeficiente de rugosidade de Manning .

CARACTERÍSTICAS n

Canais revestidos:

Canais retilíneos com grama de até 15 cm de altura 0,30 - 0,40

Canais retilíneos com capins de até 30 cm de altura 0,30 - 0,060

Galerias de concreto:

Pré-moldado com bom acabamento 0,011 - 0,014

Moldado no local com formas metálicas simples 0,012 - 0,014

Moldado no local com formas de madeira 0,015 - 0,020

Sarjetas:

Asfalto suave 0,013

Asfalto rugoso 0,016

Concreto suave com pavimento de asfalto 0,014

Concreto rugoso com pavimento de asfalto 0,015

Pavimento de concreto 0,014 - 0,017

Pedras 0,017

Para outros tipos de materiais pode-se recorrer às tabelas e fotografias apresentadas por Chow (1959), no livro Open-channel Hydraulics Para a via pública, o coeficiente de rugosidade, em geral, é de 0,017.

Exemplo 5.1. Calcule a vazão máxima que escoa pela sarjeta com uma altura de 15

cm e por toda a rua, segundo os parâmetros normais de via pública. Para uma declividade

longitudinal de 0,005 m/m, quais são as vazões?

97

Solução:

a) capacidade total da calha da rua: neste caso, a largura de cada lado fica

0,15/0,03 = 5 m.

A área da seção pode ser aproximada por um triângulo e fica

A= (0,15x5,0)/2 = 0,375 m2

O perímetro é obtido pela altura no meio fio 0,15, somado da hipotenusa do

triângulo [(0,15) 2 + (5,0)2 ]=5, o que resulta P = 5 + 0,15 = 5,15 m. A vazão resulta:

s/m272,0

017,0

005,015,5375,0.375,0Q 3

2/13/2

Para os dois lados da rua, resulta Q = 2 . 0,272 = 0,544 m s3 /

b) capacidade das sarjetas, h2 = 10 m. O procedimento é semelhante, resultando A =

0,167 m2 , P = 3,43 m e Q = 0,094 m3 /s. Para os dois lados da rua, fica Q = 0,188 m3/s.

5.1.8.2 Bocas-de-Lobo

Tipos: as bocas coletoras (bocas-de-lobo) podem ser classificadas em três grupos

principais: bocas ou ralos de guias; ralos de sarjetas (grelhas); ralos combinados. Cada tipo

inclui variações quanto às depressões (rebaixamento) em relação ao nível da superfície

normal do perímetro e ao seu número (simples ou múltipla) (Figura ‎5.5).

Capacidade de engolimento: quando a água acumula sobre a boca-de-lobo, gera

uma lâmina com altura menor do que a abertura da guia. Esse tipo de boca-de-lobo pode ser

considerado um vertedor, e a capacidade de engolimento será dada por

2/3y.L.7,1Q (5.3)

onde: Q é a vazão de engolimento (m3/s); y é a altura de água próxima à abertura na guia

(m); L é o comprimento da soleira (m).

98

a) Boca-de-Lobo de Guia

b) Boca-de-Lobo com Grelha

c) Boca-de-Lobo Combinada

d) Boca-de-Lobo Múltipla

e) Boca-de-Lobo com Fenda Horizontal Longitudinal

Figura ‎5.5. Tipos de bocas-de-lobo (DAEE/CETESB, 1980).

Na Figura ‎5.6 e Figura ‎5.7, são apresentados os gráficos que permitem determinar a vazão

total, com base na altura e largura da depressão do bueiro, declividade transversal e altura

projetada de água.

99

Onde: W = largura da depressão em m; a = altura da depressão em m; I = declividade transversal do leito carroçável em m/m.

Figura ‎5.6. Capacidade de engolimento (DAEE/CETESB, 1980).

Quando a altura de água sobre o local for maior do que o dobro da abertura na guia,

a vazão será calculada por

2/12/3 )h/1y(Lh01,3Q (5.4)

Onde: L é o comprimento da abertura (m); h é a altura da guia (m); y1 é a carga da

abertura da guia (m) ; (y1 = y - h/2). Para cargas de uma a duas vezes a altura da abertura da

guia (1 < y1/h < 2), a opção por um ou outro critério deve ser definida pelo projetista.

As bocas-de-lobo com grelha funcionam como um vertedor de soleira livre para

profundidade de lâmina de até 12 cm. Se um dos lados da grelha for adjacente à guia, este

lado deverá ser excluído do perímetro L da mesma. A vazão é calculada pela equação 5.3,

substituindo-se L por P, onde P é o perímetro do orifício em m. Para profundidades de

lâmina maiores que 42 cm, a vazão é calculada por:

2/1y.A.91,2Q (5.5)

100

Figura ‎5.7. Capacidade de esgotamento das bocas-de-lobo com depressão de 5 cm em pontos baixos das sarjetas (DAEE/CETESB, 1980).

101

Onde: A é a área da grade, excluídas as áreas ocupadas pelas barras (m2); y é a altura

de água na sarjeta sobre a grelha (m). Na faixa de transição entre 12 e 42 cm, a carga a ser

adotada é definida segundo julgamento do projetista.

A capacidade teórica de esgotamento das bocas-de-lobo combinadas é,

aproximadamente, igual à somatória das vazões pela grelha e pela abertura na guia,

consideradas isoladamente.

Exemplo 5.2: Dimensione uma boca-de-lobo para uma vazão de 94 l/s na sarjeta e

uma lâmina de água de 0,10 m.

Solução: como boca-de-lobo de guia: da equação 5.4, pode-se isolar L, resultando:

1,75m ]3/2.(0,10)0,094/[1,7 )3/2Q/(1,7y L

Logo, haverá necessidade de um comprimento de 1,75 m de soleira. Pode-se adotar

duas bocas-de-lobo padrão, com L = 1,0 m cada e guia com h = 0,15m. Entra-se na Figura ‎5.7

com h = 15 cm (abertura da guia padrão) e com yo/h = 0,10/0,15=0,67, a partir da

identificação destes dois pontos no gráfico, traça-se uma reta unindo ambos. A interseção da

reta com a linha da escala Q/L permite determinar a capacidade de escoamento (l/s.m).

Como Q= 94 l/s, L = 94/55 = 1,71 m. Semelhante ao anterior.

Trabalhando como boca-de-lobo combinada:

a) boca-de-lobo guia padrão (h = 0,15 m e L =1,0 m) e

2/3y.L.7,1Q = 2/3)10,0.(0,1.7,1 54 l/s

b) boca-de-lobo grelha padrão (a = 0,87 e b = 0,29m, conforme esquema )

102

a b

2/3y.P.7,1Q = 2/3)10,0.(29,0.287,0.7,1 78 l/s

Q total = 54 + 78 = 132 l/s ( > 94 l/s),

Portanto, o dimensionamento atende às necessidades de drenagem do local.

Fatores de redução da capacidade de escoamento: a capacidade de escoamento

anteriormente citada pode, segundo alguns autores, sofrer redução no valor calculado,

dadas limitações existentes nos casos reais.

No caso das sarjetas, uma vez calculada a capacidade teórica, multiplica-se o seu

valor por um fator de redução, que leva em conta a possibilidade de obstrução de sarjetas

de pequenas declividades por sedimentos, carros estacionados, lixo, etc.. Na Tabela ‎5.4 são

apresentados valores recomendados de fatores de redução.

Tabela ‎5.4. Fatores de redução de escoamento das sarjetas (DAEE/ CETESB, 1980).

DECLIVIDADE DA SARJETA (%) FATOR DE REDUÇÃO

0,4 0,50 1 a 3 0,80 5,0 0,50 6,0 0,40 8,0 0,27 10 0,20

A capacidade de esgotamento das bocas-de-lobo é menor que a calculada devido a

vários fatores, entre os quais: obstrução causada por detritos, irregularidades nos

pavimentos das ruas junto às sarjetas e alinhamento real. Na Tabela ‎5.5 são propostos

alguns coeficientes de redução para estimar essa redução.

Tabela ‎5.5. Fator de redução do escoamento para bocas-de-lobo (DAEEE/CETESB, 1980).

a

103

LOCALIZAÇÃO NA SARJETA

TIPO DE BOCA DE LOBO % PERMITIDA SOBRE O VALOR TEÓRICO

Ponto Baixo De guia

Com grelha Combinada

80 50 65

Ponto Intermediário

guia grelha longitudinal

grelha transversal ou longitudinal com barras transversais

combinadas

80 60

60

110% dos valores indicados para a grelha

correspondente * Valor que multiplica os indicados nas grelhas correspondentes.

5.1.8.3 Canalizações

O dimensionamento das canalizações que compõem o sistema de redes de

microdrenagem é realizado com base nas equações hidráulicas de movimento uniforme,

como a de Manning (equação 5.2), Chezy e outras. O cálculo depende do coeficiente de

rugosidade do material da canalização e do tipo de canalização adotada (ver exemplo 5.3).

Para maiores detalhes quanto aos coeficientes de rugosidade, consulte a Tabela ‎5.3.

Os elementos geométricos das principais seções transversais de redes de drenagem,

utilizadas em drenagem urbana, estão apresentadas na Tabela ‎5.6 (outras informações

podem ser obtidas em Chow, 1959).

Os passos a serem seguidos para o dimensionamento de uma rede de

microdrenagem pluvial estão explicados em detalhe no exemplo 5.4.

Exemplo 5.3: Determine o diâmetro necessário para escoar a vazão de 94 l/s obtida

no exemplo anterior, considerando a declividade longitudinal da rua igual a 0,001 m/m. O

conduto é de concreto, com n = 0,013.

Solução - Com o uso da equação da continuidade e fazendo-se, na equação de

Manning, R = D/4 (seção plena), deduz-se a expressão para o diâmetro:

104

m458,0

8/3

2/13/2

S.4

D.

1/2S

Q.n . 1,55 D

2

4.n

D . Q

Pode-se adotar D = 0,50 m.

Exemplo 5.4: Roteiro para dimensionamento. A Figura ‎5.8 apresenta o traçado de um

sistema de redes de microdrenagem, e a delimitação das áreas contribuintes é apresentada

na Figura ‎5.9.

Figura ‎5.8. Traçado da rede de microdrenagem pluvial.

105

Tabela ‎5.6. Elementos geométricos das seções dos canais.

Características Retangular Trapezoidal Circular

Geometria

)D

y21arccos(2

Área B . h (B + m.h) . h 2D.sen.

8

1

Perímetro molhado B + 2.h 2m1.h.2B D..2

1

Raio hidráulico

h.2B

h.B

2m1.h.2B

h.m.hB

D.

sen1.

4

1

Para outros tipos de seção pode-se recorrer às tabelas apresentadas por Chow (1959), no livro Open-channel Hydraulics.

106

Figura ‎5.9. Delimitação das áreas de contribuição.

Solução:

Precipitação de projeto

Primeiramente, é calculado o tempo de concentração médio para a região mais a

montante do sistema, através de equação adequada, selecionada dentre as apresentadas no

item ‎2.6.3 Tempo de concentração. Posteriormente, é definido o risco do evento de chuva,

de acordo com o apresentado no item ‎2.6.1 Riscos. Finalmente, é calculada a Intensidade da

chuva de projeto, utilizando a IDF apresentada no item ‎2.6.2 Chuva de projeto.

Coeficiente de escoamento

107

Determinar o valor do coeficiente de escoamento ponderado para cada área de

contribuição em função dos diferentes usos do solo na parcela de drenagem (ver Tabela ‎5.1

ou Tabela ‎5.2).

Dimensionamento hidráulico

Utilizando-se a equação de Manning (equação 5.2) e substituindo-se Q = v/A,

isolando-se o termo em v, pode-se determinar a velocidade, substituindo a rugosidade

(consultar Tabela ‎5.3). Procede-se o cálculo, seguindo os seguintes passos: i) considerando-

se que a precipitação origina-se no limite físico do loteamento, calcula-se o tempo de

concentração, que é, então, o tempo de concentração de partida; ii) estabelecem-se os

percursos da rede e delimitam-se as áreas contribuintes a cada trecho, como mostra a Figura

‎5.9; iii) em uma planilha auxiliar (Tabela ‎5.7) de cálculo procede-se o dimensionamento em

sequência.

As orientações sobre o preenchimento da tabela encontram-se em seu rodapé.

108

Tabela ‎5.7. Planilha de cálculo de redes de microdrenagem.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Trecho (PV)

L (m)

Áreas (ha) trecho acum.

tc (min)

Q (m3/s)

D (m)

S (m/m)

y/D (%)

V m/s

te (min)

Cotas do terreno (m) mont jus

Cotas do greide (m) mont jus

Profund. (m)

mont jus

Col. 1: nome do trecho, identificado pelo PV de início e PV de fim. Col. 2: comprimento do trecho. Col. 3: área de drenagem acumulada – área de drenagem contribuinte a cada trecho de microdrenagem + de montante. Col. 4: tempo de concentração de cada trecho – para o primeiro trecho determinar aplicando metodologia recomendada. Nos trechos subsequentes, o tempo de concentração será o do trecho inicial mais o tempo de escoamento. O tempo de escoamento é dado pela razão do comprimento pela velocidade (L/V) do trecho anterior. Col. 5: determinar a vazão utilizando a equação do método Racional.

Col. 6: determinar o diâmetro da tubulação em função da vazão (Q) e da declividade (S).

8/3

1/2S

Q.n . 1,55 D - Adotar o diâmetro comercial adequado.

Col. 7: determinar a declividade: (Cota do greide de montante – cota do greide de jusante)/comprimento

109

Col. 8: se o Dadotado > Dcalculado, deve-se calcular a lâmina percentual (y/D), a qual levará ao raio hidráulico Rh real e a velocidade efetiva v de escoamento no conduto. Para a

determinação de y/D, deve-se primeiramente determinar o fator hidráulico (Fh) da seção. 2/13/8 S.D

n.QFh . Se for seção circular, determinado Fh, entra-se com este valor na

Tabela ‎5.8 e determinam-se as relações Rh/D e y/D. Feito o processo, recorre-se à equação de Manning é a velocidade é recalculada, e o tempo de escoamento determinado.

Col. 9: velocidade de projeto, recalculada a partir dos procedimentos apresentados para a coluna 8.

Col. 10: tempo de escoamento, determinado a partir dos procedimentos apresentados para a coluna 8. .velocidade

ocompriment te

Col. 11: fornecer as cotas do terreno a montante e a jusante do trecho. Col. 12: fornecer as cotas do greide do projeto das redes de drenagem. Col. 13: calcular a profundidade de enterramento (cota do terreno – cota do greide).

110

Tabela ‎5.8. Relações para Fator Hidráulico de seções circulares.

FH de 0.001 a 0.080 FH de 0.081 a 0.250 FH de 0.251 a 0.333 FH RH/D h/D FH RH/D h/D FH RH/D h/D

0.0001 0.0066 0.01 0.0820 0.1935 0.35 0.2511 0.2933 0.68 0.0002 0.0132 0.02 0.0864 0.1978 0.36 0.2560 0.2948 0.69 0.0005 0.0197 0.03 0.0910 0.2020 0.37 0.2610 0.2962 0.70 0.0009 0.0262 0.04 0.0956 0.2062 0.38 0.2658 0.2975 0.71 0.0015 0.0326 0.05 0.1003 0.2102 0.39 0.2705 0.2988 0.72 0.0022 0.0389 0.06 0.1050 0.2142 0.40 0.2752 0.2998 0.73 0.0031 0.0451 0.07 0.1099 0.2182 0.41 0.2798 0.3008 0.74 0.0041 0.0513 0.08 0.1148 0.2220 0.42 0.2842 0.3017 0.75 0.0052 0.0575 0.09 0.1197 0.2258 0.43 0.2886 0.3024 0.76 0.0065 0.0635 0.10 0.1248 0.2295 0.44 0.2928 0.3031 0.77 0.0080 0.0695 0.11 0.1298 0.2331 0.45 0.2969 0.3036 0.78 0.0095 0.0755 0.12 0.1350 0.2366 0.46 0.3009 0.3040 0.79 0.0113 0.0813 0.13 0.1401 0.2401 0.47 0.3047 0.3042 0.80 0.0131 0.0871 0.14 0.1453 0.2435 0.48 0.3083 0.3043 0.81 0.0152 0.0929 0.15 0.1506 0.2468 0.49 0.3118 0.3043 0.82 0.0173 0.0986 0.16 0.1558 0.2500 0.50 0.3151 0.3041 0.83 0.0196 0.1042 0.17 0.1612 0.2531 0.51 0.3183 0.3038 0.84 0.0220 0.1097 0.18 0.1665 0.2562 0.52 0.3212 0.3033 0.85 0.0246 0.1152 0.19 0.1718 0.2592 0.53 0.3239 0.3026 0.86 0.0273 0.1206 0.20 0.1772 0.2621 0.54 0.3264 0.3018 0.87 0.0301 0.1259 0.21 0.1826 0.2649 0.55 0.3286 0.3007 0.88 0.0331 0.1312 0.22 0.1879 0.2676 0.56 0.3305 0.2995 0.89 0.0362 0.1364 0.23 0.1933 0.2703 0.57 0.3322 0.2980 0.90 0.0394 0.1416 0.24 0.1987 0.2728 0.58 0.3335 0.2963 0.91 0.0427 0.1466 0.25 0.2041 0.2753 0.59 0.3345 0.2944 0.92 0.0461 0.1516 0.26 0.2094 0.2776 0.60 0.3351 0.2921 0.93 0.0497 0.1566 0.27 0.2147 0.2799 0.61 0.3353 0.2895 0.94 0.0534 0.1614 0.28 0.2200 0.2821 0.62 0.3349 0.2865 0.95 0.0572 0.1662 0.29 0.2253 0.2842 0.63 0.3339 0.2829 0.96 0.0610 0.1709 0.30 0.2306 0.2862 0.64 0.3222 0.2787 0.97 0.0650 0.1756 0.31 0.2388 0.2882 0.65 0.3294 0.2735 0.98 0.0691 0.1802 0.32 0.2409 0.2899 0.66 0.3248 0.2666 0.99 0.0733 0.1847 0.33 0.2460 0.2917 0.67 0.3117 0.2500 1.00 0.0776 0.1891 0.34

5.2 Redes de macrodrenagem

A macrodrenagem envolve bacias geralmente com área superior a 2km2, onde o

escoamento é composto pela drenagem de áreas urbanizadas e não urbanizadas. O

planejamento da drenagem urbana na macrodrenagem envolve a definição de cenários,

111

medidas de planejamento do controle de macrodrenagem e estudos de alternativas de

projeto.

5.2.1 Concepção de projeto

Com raras exceções, a grande maioria das obras de drenagem no Brasil segue até

hoje o conceito higienista do século XIX (Silveira, 2000), onde a idéia era a eliminação

sistemática das águas, através de obras de canalização. Por exemplo, considerando a bacia

da Figura ‎5.10, onde no primeiro estágio (a), a bacia não está totalmente urbanizada, e as

inundações ocorrem no trecho urbanizado, nesta região existem áreas (junto à planície de

inundação) que inundam com frequência, portanto, não estão ocupadas. A partir do

momento em que este trecho é canalizado, as inundações deixam de ocorrer.

Assim, a suposta segurança torna estas áreas valorizadas, com ocupações muitas

vezes nobres. Com o desenvolvimento da bacia de montante e o respectivo aumento da

vazão máxima, que não é controlada pelo poder público, as inundações voltam a ocorrer no

antigo leito maior. Nesta etapa já não existe mais espaço para ampliar lateralmente o canal,

sendo necessário aprofundá-lo, aumentando os custos em escala quase exponencial, já que

é necessário estruturar as paredes do mesmo. Além dos problemas mencionados, a simples

transferência das vazões gera problemas para as regiões a jusante da saída desta bacia.

Este processo pode ser evitado através do planejamento e gerenciamento adequado

do desenvolvimento da bacia. Existem geralmente duas situações onde o planejamento é

diferenciado:

Bacia desenvolvida com loteamentos implantados: desenvolvimento do plano de

controle, com medidas de detenção e ampliação de rede pluvial, tratando a bacia de forma

integrada e considerando todos os efeitos do escoamento.

Bacia em estágio rural: a bacia está no primeiro estágio de urbanização ou é ainda

rural. Neste caso, pode-se utilizar a estratégia apresentada na Figura ‎5.11:

112

Figura ‎5.10. A ocupação da bacia hidrográfica e suas consequências (Fonte: DEP/POA, 2002).

113

Figura ‎5.11. Planejamento de controle de bacia no primeiro estágio de urbanização.

O poder público deve regulamentar o uso e ocupação, especialmente as áreas

naturalmente inundáveis, combinar estas áreas inundáveis para que atuem como

reservatórios de detenção urbano, regulamentar a microdrenagem para não ampliar a

enchente natural, planejar parques e outras as áreas públicas com lagos para amortecer e

preservar os hidrogramas de uma mesma bacia, ou entre diferentes sub-bacias.

Para as áreas ribeirinhas de risco, quando não pertencentes ao poder público, deve-

se prever uso adequado para que haja boa convivência com as inundações. Pode-se reduzir

os impostos de acordo com as restrições e prever a troca por solo criado para

implementação de uso público, como parques, campos de esporte, entre outros. Nenhuma

área desapropriada pelo poder público pode ficar sem implantação de infraestrutura pública

(parque ou área esportiva), evitando desta forma que a mesma seja invadida.

5.2.2 Planejamento, dimensionamento e verificação

No estudo de planejamento das obras de uma rede de macrodrenagem pluvial

urbana, são recomendadas as seguintes etapas de desenvolvimento (Figura ‎5.12).

a) Caracterização da bacia: esta etapa envolve: (i) avaliação da geologia, tipo de solo,

hidrogeologia, relevo, ocupação urbana, população caracterizada por sub-bacia para os

cenários de interesse; (ii) drenagem: definição da bacia e sub-bacias, sistema de drenagem

natural e construído, com as suas características físicas tais como: seção de escoamento,

cota, comprimento e bacias contribuintes a drenagem; (ii) dados hidrológicos: precipitação,

114

sua caracterização pontual, espacial e temporal; verificar a existência de dados de chuva e

vazão que permitam ajustar os parâmetros dos modelos utilizados; dados de qualidade da

água e produção de material sólido.

b) Definição dos cenários de planejamento: os cenários de planejamento são

definidos de acordo com o desenvolvimento previsto para a cidade, representado pelo Plano

Diretor de uso do solo e ambiental, bem como as áreas ocupadas que não foram previstas,

áreas desocupadas parceladas e áreas que deverão ser parceladas no futuro. Poderão existir

variantes dos cenários em função de condições específicas de cada bacia.

c) Escolha do risco da precipitação de projetos: escolher o risco de acordo com o

discutido no item ‎2.6.1 Riscos.

d) Determinação da precipitação de projeto: usar a equação IDF e determinar a

precipitação com duração igual ou maior que o tempo de concentração da bacia (‎2.6.3

Tempo de concentração). Este valor deve ser distribuído no tempo em intervalos de tempo

escolhido para a simulação. O intervalo de tempo deve ser menor ou igual a 1/5 do tempo

de concentração da bacia.

e) Simulação dos cenários de planejamento com modelo hidrológico: os cenários são

simulados para as redes de drenagem existentes ou projetadas. O modelo hidrológico

utilizado deve ser capaz de representar a região hidrográfica da simulação da forma mais

realista possível dentro do cenário previsto. A finalidade destas simulações é identificar se o

sistema tem capacidade de comportar os acréscimos de vazão gerados pela evolução urbana

de cada cenário, no caso de verificação; ou no caso de projeto, se o sistema foi corretamente

dimensionado para a vazão existente. Quando utiliza-se o cenário de ocupação urbana atual,

o objetivo é verificar a capacidade de escoamento das redes de drenagem existentes. A

análise dos resultados permite identificar os locais onde o sistema de drenagem não tem

capacidade de escoar as vazões, gerando, portanto, inundações.

115

d) Seleção de alternativas para o controle do escoamento pluvial: considerando as

condições simuladas no item anterior, quando a situação for de verificação da capacidade

das redes de drenagem, devem ser identificadas as limitações existentes no sistema e os

locais onde ocorrem (caso não exista, esta etapa não é realizada). Neste caso, o planejador

deve buscar analisar as alternativas de controle do escoamento pluvial, priorizando medidas

de detenção ou retenção, que não transfiram para jusante os acréscimos de vazão máxima

(para dimensionamento, ver item ‎5.3 Estruturas de armazenamento). Geralmente, a

combinação de soluções envolvem reservatórios urbanos em áreas públicas, ou áreas

potencialmente públicas, com adaptação da capacidade de drenagem em alguns trechos,

mantendo a vazão máxima dentro de limites previstos pela legislação ou da capacidade dos

rios, arroios ou canais a jusante do sistema. No caso de dimensionamento de novas redes de

macrodrenagem, aplica-se o princípio da não transferência de impactos, e deve ser utilizada

uma medida para o controle do escoamento pluvial, de forma que estruturas de

amortecimento sejam usadas para não ampliar a enchente a jusante, e deve-se verificar se a

rede projetada tem capacidade para escoar a atual vazão.

e) Simulação das alternativas de projeto: definidas as alternativas na fase anterior, as

mesmas devem ser simuladas para o risco e cenário definido como meta. Nas simulações é

verificado se a alternativa de controle também evita as inundações das ruas para riscos

menores ou iguais ao de projeto. No caso de verificação, a mesma pode ser realizada para o

cenário atual de ocupação e/ou para um cenário de ocupação futura. Nesta análise também

deve ser examinado o impacto para riscos superiores ao de projeto (até 100 anos), com a

finalidade de alertar a Defesa Civil, tráfego e outros elementos urbanos, sobre os riscos à

população envolvidos quando ocorra esta situação.

f) Avaliação da qualidade da água: as etapas da avaliação da qualidade da água são:

(i) determinação da carga proveniente do cloacal que não é coletada pela rede de

esgotamento sanitário; (ii) determinação da carga de resíduo sólido; (c) determinação da

carga produzido pelo pluvial; (iii) avaliação da capacidade de redução das cargas em função

das medidas de controle previstas nas alternativas. A avaliação da qualidade da água

depende da existência da rede de esgotamento sanitário

116

g) Avaliação econômica: os custos das alternativas de projeto devem ser

quantificados, permitindo analisar a alternativa mais econômica, envolvendo, quando

possível, também a melhoria da qualidade da água pluvial.

h) Seleção da alternativa: em função dos condicionantes econômicos, sociais e

ambientais deve ser recomendada uma das alternativas para o sistema de macrodrenagem

estudado, estabelecendo etapas para projeto executivo, sequência de implementação das

obras e programas que sejam considerados necessários.

Figura ‎5.12. Etapas do planejamento (Fonte: DEP/POA, 2002).

117

Para se proceder com a caracterização das bacias hidrográficas, pode-se utilizar um

modelo de procedimento de projeto “Caracterização da bacia para estudos de

macrodrenagem - parte 1” e “Caracterização da bacia para estudos de macrodrenagem -

parte 2”. (Tabela ‎5.9 e Tabela ‎5.10). A definição dos cenários de análise pode ser feita no

modelo de procedimento de projeto “Definição de cenários para estudos de

macrodrenagem” (Tabela ‎5.11).

Para a simulação dos cenários indicados acima, podem ser usados diferentes

modelos de acordo com as necessidades do sistema e do problema.

Os modelos são subdivididos nos seguintes tipos: bacia, canal (ou conduto) e

reservatório. No modelo bacia são representados os principais processos de transformação

da chuva em vazão (hidrológico). No modelo canal a vazão é transportada pelos canais e

condutos através do sistema de drenagem, que podem ser naturais ou construídos

(hidráulico de propagação em canal). No modelo reservatório é representado o

amortecimento das vazões nos reservatórios através do balanço entre os volumes de

entrada e saída (hidráulico de propagação em reservatório).

A seguir, são apresentados os modelos aplicados a cada um destes módulos, e

recomendados por este manual.

118

Tabela ‎5.9. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem – Caracterização 1. Modelo de procedimento de projeto Caracterização da bacia para estudos de macrodrenagem – parte 1

Projetista:

Empresa:

Data:

Projeto:

Localização:

1. Localização

2. Área A = km2

3. Contexto de bacia

É sub-bacia de alguma outra bacia ? (Sim ou Não)

Em caso afirmativo, qual a bacia ?

Sim

Não

4. Comprimento L = km

5. Desnível H = m

6. Tempo de concentração

tc = min

7. Afluentes

Há algum afluente ? (Sim ou Não)

Descrever caso a opção marcada for a Sim

Sim

Não

9.Geologia

10. Solos (classificação geológica)

11. Solos (SCS)

Observações:

119

Tabela ‎5.10. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem – Caracterização 2. Modelo de procedimento de projeto Caracterização da bacia para estudos de macrodrenagem – parte 2

Projetista:

Empresa:

Data:

Projeto:

Localização:

1. Rede de drenagem não canalizada

2. Rede de drenagem canalizada

3. Outras descrições

4. Urbanização

Observações:

Tabela ‎5.11. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem – Caracterização 2. Modelo de procedimento de projeto “Definição de cenários para estudos de macrodrenagem”

Projetista:

Empresa:

Data:

Projeto:

Localização:

1.Número de cenários

2. Descrição dos cenários

Observações:

120

5.2.3 Modelagem hidrológica

Neste tipo de modelagem, são determinados, a partir da transformação de chuva em

vazão, os hidrogramas ou vazões de aporte às galerias, condutos ou reservatórios.

Simplificadamente, os processos hidrológicos que ocorrem na bacia são: precipitação,

perdas iniciais, infiltração e escoamento superficial. Cada um destes processos pode ser

tratado com um algoritmo específico, até a determinação final do escoamento superficial

que será utilizado para o dimensionamento.

O modelo utilizado na bacia deve possuir condições de representar os cenários de

urbanização (planejamento) além das condições de infiltração, dadas pelo tipo e uso do solo.

Basicamente o modelo recebe o dado de precipitação e, a partir desse valor, é feita a

separação do escoamento e propagação do escoamento superficial.

A precipitação é um dado hidrológico de entrada para a simulação. Existem as

seguintes situações: precipitação de projeto (obtida a partir de uma equação IDF) e

precipitação conhecida (evento observado).

A precipitação de projeto é determinada com base nos elementos apresentados no

‎2.6.2 Chuva de projeto. As etapas são as seguintes:

1. Escolher a IDF representativa da área em estudo;

2. Determine o tempo de concentração (tc) da bacia em estudo. Quando envolver

trechos em canais o tempo de concentração deve considerar também o tempo de

propagação na seção principal a ser simulada. A metodologia para o cálculo do tempo

de concentração é apresentada no item ‎2.6.3 Tempo de concentração;

3. A duração total da chuva e o tempo de simulação devem ser de aproximadamente 2

vezes o tempo de concentração da bacia;

121

4. Determine o intervalo de tempo de simulação (t) com base no seguinte critério

5tt c . Se a bacia for subdividida em sub-bacias e a simulação for conjunta o

intervalo de tempo deve ser o menor entre as bacias estudadas;

5. Determinar a partir da curva IDF as precipitações máximas para o tempo de retorno

escolhido e duração correspondente a cada intervalo de tempo acumulado. Por

exemplo, para um intervalo de tempo de 30 minutos obtenha P (30 min); P(60min);

P(90 min), etc., até a duração total da precipitação.

6. Obtenha as precipitações de cada intervalo de tempo e a sua distribuição temporal

crítica (item ‎2.6.2 Chuva de projeto).

Para a transformação da precipitação em vazão, a seguir, é apresentado o método do

SCS, com propagação superficial utilizando o hidrograma unitário triangular.

Transformação chuva-vazão e propagação do escoamento superficial utilizando o

hidrograma unitário do SCS.

O recomendado neste manual é a utilização do modelo de precipitação-vazão do SCS

(Soil Conservation Service, 1975) com a propagação superficial pelo hidrograma unitário

triangular do SCS.

I. Separação do escoamento:

O modelo SCS (1975) faz a separação do escoamento com base na equação 5.6

quando P > 0,2 S:

S8,0P

2)S2,0P(efP

(5.6)

122

e quando P 0,2.S, Pef = 0, onde: P é a precipitação em mm; Pef é a precipitação

efetiva; S é o armazenamento no solo em mm, estimado por

254CN

25400S

(5.7)

O CN é um valor estimado com base no tipo de solo e características de cobertura

(consultar Tabela ‎5.12).

Tabela ‎5.12. Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas.

UTILIZAÇÃO OU COBERTURA DO SOLO A B C D

Zonas cultivadas: sem conservação do solo 72 81 88 91 com conservação do solo 62 71 78 81 Pastagens ou terrenos em más condições 68 79 86 89 Baldios em boas condições 39 61 74 80 Prado em boas condições 30 58 71 78 Bosques ou zonas florestais: cobertura ruim 45 66 77 83 Cobertura boa 25 55 70 77 Espaços abertos, relvados, parques, campos de golfe, cemitérios, em boas condições:

com relva em mais de 75% da área 39 61 74 80 com relva de 50 a 75% da área

49 69 79 84 Zonas comerciais e de escritórios 89 92 94 95 Zonas industriais 81 88 91 93 Zonas residenciais lotes de (m2) % média impermeável <500 65 77 85 90 92 1000 38 61 75 83 87 1300 30 57 72 81 86 2000 25 54 70 80 85 4000 20

51 68 79 84 Parques de estacionamentos, telhados, viadutos, etc. 98 98 98 98 Arruamentos e estradas: asfaltadas e com drenagem de águas pluviais 98 98 98 98 paralelepípedos 76 85 89 91 Terra 72 82 87 89

123

II. Determinação do hidrograma unitário:

No hidrograma unitário triangular do SCS, que está representado na Figura ‎5.13.

Figura ‎5.13. Hidrograma unitário triangular do SCS.

Para a determinação do hidrograma unitário, deve-se inicialmente determinar alguns

parâmetros, conforme roteiro a seguir:

1) Determinar o tempo de concentração (tc) da bacia (‎2.6.3 Tempo de concentração).

2) Determinar o parâmetro tm, tc.6,0

2

ttm

Onde: t éo intervalo de tempo de simulação, obtido a partir da precipitação; tc é o

tempo de concentração da bacia.

3) Determinar o tempo de pico do hidrograma tp, tc.6,0tp

4) Determinar o tempo de recessão do hidrograma tr, tp.67,1tr

5) Determinar o tempo de base do hidrograma tb, trtmtb

6) Determinar a vazão máxima utilizando a equação 5.8

124

tm

A.208,0Qp

(5.8)

Onde: Qp é a vazão máxima do hidrograma triangular em m3/s; A é a área da bacia

em km2. O intervalo de tempo é definido em unidades de tp. Recomenda-se a utilização de

t = tp/5.

III. Propagação do escoamento superficial

O hidrograma resultante, obtido a partir da precipitação de projeto, é obtido

utilizando a equação de convolução discreta expressa por (e exemplificado na Figura ‎5.14):

t

i

itit hPefQ1

1

para t < k

(5.9)

t

kti

itit hPefQ1

1

para t k

Onde: Qt é a vazão de saída da bacia (m3/s); H é o número de ordenadas do

hidrograma unitário (m3/s/mm); Pef são os valores de precipitação efetiva no intervalo de

tempo (mm); K é o número de ordenadas do hidrograma unitário, que pode ser obtido por k

= n – m +1, onde m é o número de valores de precipitação e n é o número de valores de

vazões do hidrograma.

125

Figura ‎5.14. Convolução do hidrograma unitário do SCS (Fonte: DEP/POA, 2002).

Para o uso do método do SCS para a determinação da chuva efetiva e propagação do

escoamento superficial, podem ser utilizados os modelos de procedimento de

macrodrenagem “Determinação do CN e parâmetros para a precipitação de projeto” (Tabela

‎2.1). Para a determinação do HU, utiliza-se o hidrograma triangular conforme o modelo de

procedimento de projeto “Hidrograma Unitário triangular SCS” (Tabela ‎5.14).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

Tempo (horas)

Va

zão (m

3/s

)0

5

10

15

20

25

Pre

cip

itaçã

o

(mm

)

Pefetiva (mm)

Hu SCS

=P1*hu

=P2*hu

=P3*hu

Q final

P1

P2

P3

126

Tabela ‎5.13. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem 1. Modelo de procedimento de macrodrenagem Determinação do CN e parâmetros para a precipitação de projeto

Projetista:

Empresa:

Data:

Projeto:

Localização:

1. Cenário

2. Área A = km2

2. Comprimento L = km

3. Desnível H = m

4. CN

Valor do CN CN =

5. Armazenamento e perdas iniciais

S = 25400/CN – 254 S = mm

Ia =0,2.S Ia = mm

6. Tempo de concentração

tc = min

7. Tempo de retorno TR = anos

8. Duração da chuva e discretização

Duração da chuva (recomendado = 2.tc) t = min

Discretização (recomendado = tc/5) t = Min

9. Número de intervalos de tempo Nint = intervalos

Nint = t/t Adotado = intervalos

10. Curva IDF

11. Reordenamento

Assinale Sim ou Não

se Sim, informar a posição do pico

25%

Sim se Sim 50%

Não 75%

12. Coeficiente dos Polígonos de Thiessen Valor =

Observações:

127

Tabela ‎5.14. Modelo de procedimento de projeto de macrodrenagem 2. Modelo de procedimento de projeto Hidrograma Unitário triangular SCS

Projetista:

Empresa:

Data:

Projeto:

Localização:

1. Área A = km2

2. Tempo de concentração tc = h

3. Tempo de pico

tp = 0,6.tc tp = h

4. Intervalo de tempo t = h

5. Vazão máxima

tm =t/2 + tp tm = h

Qp = 0,208.A/tm Qp = m3/s

6. Tempo de recessão

tr = 1,67.tp tr = h

7. Tempo de base

tb = tr + tm tb = h

Observações:

Estabelecidos os parâmetros para a determinação de projeto, determina-se a

precipitação efetiva, utilizando a equação 5.6 para cada intervalo de tempo. Recomenda-se

que seja utilizada uma planilha de cálculo a exemplo da apresentada na Tabela ‎5.15.

Tabela ‎5.15. Exemplo de planilha de cálculo para determinar a precipitação efetiva pelo método do CN-SCS.

Col 1 Col 2 Col 3 Col 4 Col 5 Col 6 Col 7 Col 8 Nint t

(min) Pacum

IDF (mm) Pdesagregad

a (mm) Pprojeto

(mm) Pprojeto acum

(mm) Pef

(mm) Pef’‎

(mm)

128

Onde:

Col 1: item 9 do modelo de procedimento de macrodrenagem 1

Col 2: item 8 do modelo de procedimento de macrodrenagem 1

Col 3: precipitação obtida a partir da curva IDF selecionada no item 10 do modelo de

procedimento de macrodrenagem 1

Col 4: Pdesagragada (Nint) = Pacum IDF(Nint) – Pacum IDF (Nint-1)

Col 5: precipitação reordenada segundo distribuição temporal escolhida no item 11

modelo de procedimento de macrodrenagem 1

Col 6: Pprojeto acum (Nint) = Pprojeto(Nint-1) + Pprojeto (Nint)

Col 7: precipitação acumulada obtida da equação: S8,0P

)S2,0P(P

2

ef

. Sempre que Pef

0,2.S Pef* = 0

Col 8: precipitação desacumulada e reordenada segundo o método dos blocos

alternado (‎2.6.2 Chuva de projeto)

Determinado o hidrograma unitário triangular, é necessário determinar o hidrograma

gerado pela chuva de projeto considerada. O procedimento a ser executado a seguir é a

convolução da chuva, para obter o hidrograma de escoamento direto. Para isso, recomenda-

se que seja preenchido o modelo de procedimento de projeto “Parâmetros para

convolução” (Tabela ‎5.16), e que o processo de cálculo seja realizado em uma planilha

similar à apresentada na Tabela ‎5.17.

129

Tabela ‎5.16. Parâmetros para convolução. Modelo de procedimento de projeto Parâmetros para a convolução

Projetista:

Empresa:

Data:

Projeto:

Localização:

1. Tempo de base tb = h

2. Intervalo de tempo t = h

3. Número de ordenadas do hidrograma unitário

k = tb/t k = ordenada(s)

k adotado ordenada(s)

4. Número de ordenadas da precipitação m = ordenada(s)

5. Número de intervalos de tempo do hidrograma

Número de ordenadas do hidrograma resultante calculado é

n = k+ m – 1

Os valores diferentes de zero de vazão são calculados até n n = ordenada(s)

n adotado ordenada(s)

Observações:

130

Tabela ‎5.17. Planilha de cálculo para a convolução da chuva aplicando o princípio do hidrograma unitário.

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Ordem t (min) t (h) HU SCS Pef’ (mm) Q1=P1*hu Q2=P2*hu Q3=P3*hu Q4= P4*hu Qn-1= Pn-

1*hu Qn=Pn*hu Q final

Onde: Col. 1: número de ordenadas (item 5 – Modelo de procedimento de projeto – Parâmetros para a convolução) Col. 2: intervalo de tempo em minutos Col. 3: intervalo de tempo em horas Col. 4: valor das ordenadas do hu, obtido conforme: - se t < tp, hu = (Qpico / tp) * tempo - se t > tp, hu = [Qpico * ( tb – tempo )] / (tp – tb)

Col. 5: precipitação efetiva, determinada na Tabela ‎5.15

Col. 6: para o primeiro intercalo de tempo = Pef*(1)*hu(1); para o segundo intervalo de tempo = Pef*(1)*hu(2); assim por diante. Col. 7 à Col. 11: calculado conforme a coluna 6. Col. 12: somatório das vazões calculadas em cada linha da planilha.

132

5.2.4 Modelagem hidráulica

5.2.4.1 Propagação em canais ou condutos

Os modelos de simulação do escoamento em galerias, canais e condutos em geral

podem possuir as seguintes características:

Modelo do tipo armazenamento: considera basicamente os efeitos de

armazenamento no conduto ou canal, transladando as ondas de cheias. Não considera

efeitos de remanso no escoamento. Este tipo de modelo é útil para representar o

escoamento de projeto, onde geralmente é definida a capacidade dos condutos, ou a

primeira verificação da capacidade de escoamento no sistema de drenagem existente. O

modelo deste tipo mais utilizado na prática deste tipo é o de Muskingun-Cunge.

Modelo Hidrodinâmico: o modelo hidrodinâmico pode trabalhar à superfície livre ou

considerar as condições de pressão dentro dos condutos. Este último considera todos os

efeitos do escoamento dentro dos condutos como refluxo, remanso, ressalto, escoamento

supercrítico e o escoamento sob-pressão de gradientes de pressão moderados.

Os modelos de propagação e suas características são descritos a seguir:

Modelo Muskingun-Cunge

O modelo Muskingun (Tucci, 1998) utiliza a equação da continuidade e a equação de

armazenamento seguinte:

S = K [X I + (1- X) Q] (5.10)

Derivando a equação 5.10 com relação ao tempo e substituindo na equação da

continuidade, resulta em uma equação diferencial do modelo, cuja discretização por

diferenças finitas, resulta:

tQ3CtI2C1tI1C1tQ (5.11)

133

Onde

2

t)X1(K

2

t)X1(K

3C ;

2

t)X1(K

2

tKX

2C ;

2

t)X1(K

2

tKX

1C

Cunge (1969) estimou os parâmetros do modelo Muskingun utilizando considerações

do termo de difusão numérico e real, obtendo

)x.Cel.So.B

refQ1.(5,0X

(5.12)

Onde: B é a base do canal; So é a declividade; x é o comprimento do trecho; Qref é

a vazão de referência para determinação dos parâmetros (normalmente 2/3Qmáx); Cel é a

celeridade da onda, determinada conforme a equação abaixo.

4,0B.6,0n

4,0refQ.3,0

oS.

3

5Cel

(5.13)

Onde n é a rugosidade de Manning.

O parâmetro X representa o peso da integração da vazão no espaço. Seu intervalo de

variação é

5,0X0 (5.14)

O parâmetro K tem unidade de tempo e representa o tempo médio de deslocamento

da onda entre montante e jusante do trecho e é determinado segundo a equação:

co

xK

(5.15)

A Figura ‎5.15 mostra a região válida dos parâmetros, e a equação abaixo mostra o

intervalo:

)X1(2K

tX2

(5.16)

134

Figura ‎5.15. Variação dos parâmetros.

Jones (1981) demonstrou que a difusão numérica afeta a velocidade da onda ao

mesmo tempo em que a atenua. Também analisou a solução numérica da equação de

difusão, com base no esquema utilizado pelo método Muskingum, definindo os erros

envolvidos na discretização. Na Figura ‎5.16 são apresentadas as isolinhas do erro numérico

na atenuação e na velocidade para diferentes valores de X e K/t. Nesta figura, no intervalo

de X entre 0,2 e 0,5 pode-se ajustar uma curva que atenua as duas funções dentro da

margem de 2,5% de erro.

Figura ‎5.16. Curva de precisão (Jones, 1981).

135

Observando a equação 5.11, os coeficientes C1 e C3 podem ficar negativos de acordo

com os valores dos parâmetros. C1 é negativo quando o t /K é menor que 2X, ou seja, a

distância entre as seções é muito grande produzindo um valor alto de K, sendo necessário,

evitar vazões negativas, subdividir o trecho, o que reduzirá o valor de K para cada subtrecho.

Quando C3 é negativo t /K é maior do que 2(1-X), o que indica que o intervalo de

tempo é muito grande, o que também pode produzir valores negativos nas vazões, portanto

é recomendável que o intervalo de tempo seja reduzido.

Recomenda-se que o modelo de Muskingun-Cunge seja utilizado somente quando

seja cumprida a seguinte equação:

ho

g.So

30T

(5.17)

Onde: T é o período da onda de cheia (corresponde ao tempo total do hidrograma a

ser propagado); So é a declividade do canal; g é a aceleração da gravidade; ho é a

profundidade máxima do canal.

Caso não seja cumprida a equação 5.17, a propagação deverá ser realizada com um

modelo de remanso ou hidrodinâmico.

Roteiro de cálculo

O roteiro de cálculo começa com a escolha do t e x de cálculo, no entanto, estes

dependem das características dos trechos e dados disponíveis. Quando x é fixado em

função dos dados (largura, declividade ou rugosidade), t é determinado procurando ficar

dentro das faixas de precisão das curvas estabelecidas e t tp/5, onde tp é o tempo de

pico do hidrograma de entrada. Para um trecho de canal com condições físicas

aproximadamente uniformes e sem dados históricos, a combinação das equações anteriores

pode ser usada na discretização. Existem várias alternativas, a seguir apresentamos dois

roteiros:

136

i. Fixe t = tp/5 ou outro valor que obedeça à condição t tp/5;

ii. x é determinado por tentativa, iniciando com um valor obtido por

co.B.So

Q.5,2xo

ref

(5.18)

O valor de Qref deve ser adotado como 2/3 da vazão máxima do hidrograma de

montante.

iii. Conhecido x é possível calcular X e K das expressões 5.15 e 5.16. Verifique se a

precisão está dentro da faixa de 5%, caso contrário retorne ao item ii e reavalie x, ou usar

outro valor de t.

iv. Após determinados os valores de X e K dentro dos limites de aplicabilidade,

determinar os valores dos ponderadores C1, C2 e C3;

v. Realizar a propagação, com o cuidado de quando os dados não estarem

discretizados de acordo com o t calculado, deve-se interpolar os dados de vazão.

Recomenda-se que seja utilizado o modelo apresentado na Tabela ‎5.18 para

proceder com a estimativa dos parâmetros. Determinados os parâmetros necessários, parte-

se para a propagação com o modelo de Muskingun-Cunge. A Tabela ‎5.19 apresenta uma

planilha sugestão para a demonstração do processo de propagação do escoamento.

137

Tabela ‎5.18. Modelo de procedimento para aplicação do método de Muskingum-Cunge.

138

Tabela ‎5.19. Exemplo de planilha de propagação do escoamento no método Muskingum-Cunge.

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Tempo Tempo Q entrada Tempo Q entrada (m3/s) Q saída (min.) (seg.) (m3/s) (seg.) discretizada (m3/s)

Onde: Col. 1: é o tempo em minutos do hidrograma de entrada, obtido do SCS; Col. 2: é o tempo em segundos do hidrograma de entrada, para compatibilização com propagação; Col. 3: é a vazão de entrada, obtida a partir do algoritmo do SCS; Col. 4: é o tempo em segundo que deve ser utilizado na propagação por Muskingun-Cunge;

Col. 5: é a vazão de entrada, agora discretizada no t necessário para a propagação de Muskingun-Cunge;

Col. 6: é a vazão de saída da propagação, conforme a equação tt21t11t Q3CICICQ , onde C1, C2 e C3 são os ponderadores calculados no item 20 do Modelo de procedimento de dimensionamento de macrodrenagem - Propagação em canal - Muskingun-Cunge. I representa as vazões de entrada e Q a vazão propagada.

Modelo hidrodinâmico

O escoamento numa área urbana pode ser considerado como resultante de diversos

componentes, dois dos quais são de grande destaque, o que se desenvolve na superfície da

bacia e o que está ligado à Rede de Drenagem de Águas Pluviais (RDAP). No primeiro,

utilizam-se métodos de transformação precipitação-vazão e propagação do escoamento

superficial. No segundo, os modelos de rede de condutos.

Sendo simples ou complexos, os modelos de redes de condutos desempenham

grande papel no projeto e melhoramento das RDAPs, pois os resultados advindos de sua

aplicação podem ser largamente utilizados para planejamento, projeto e para propósitos

operacionais, e sua escolha depende de vários fatores como, por exemplo, o desejo de se

representar os fenômenos físicos ou não, adquirir mais consistência ou precisão nos

resultados, aplicabilidade e outros que consigam fornecer ganhos significativos.

139

Dentre estes modelos, os hidrodinâmicos são os mais sofisticados, pois utilizam as

equações completas de Saint Venant que levam em consideração os principais elementos

governantes do fluxo unidimensional. Esta formulação é necessária quando se deseja uma

simulação precisa, contudo, processar os fenômenos em sofisticados modelos não

necessariamente significa melhorar a precisão; a vantagem está na avaliação da

performance de componentes propostos de um sistema. De uma forma ou de outra, os

modelos computacionais sofisticados permitem uma análise mais completa e dão resultados

mais realistas.

Os modelos hidrodinâmicos em geral podem representar o sistema de redes de

drenagem e contemplam todos os efeitos de remanso. As equações de fluxo são resolvidas

por esquemas implícitos de diferenças finitas. As estruturas especiais que aparecem numa

rede de drenagem são representadas, geralmente, de forma simplificada, mas

contemplando todos os efeitos importantes que elas provocam. Como esses modelos tratam

todos os processos principais envolvidos, permitem analisar modificações e levar em conta

efeitos de jusante, que outros métodos não têm condições de representar, e podem ser tão

rápidos quanto os outros métodos.

Atualmente, tanto na macrodrenagem como na microdrenagem, os modelos de

hidrodinâmicos estão assumindo papel de destaque. Ao passo que sua sofisticação aumenta,

também aumenta o suporte tecnológico e vice-versa.

Existem modelos hidrodinâmicos disponibilizados gratuitamente, por exemplo o

SWMM (Storm Water Management Model) e HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center), que

pode ser obtido a partir de um download na Internet (www.epa.gov/ednnrmrl/swmm/ e

http://www.hec.usace.army.mil/, respectivamente).

5.2.4.2 Verificação da linha de energia em regime permanente

As redes de drenagem devem ser dimensionadas de forma a transportar as vazões

sem sobrecarregar o sistema. É necessário verificar a linha piezométrica na rede de

drenagem, de forma a identificar os locais onde a linha piezométrica ultrapassa o nível das

140

sarjetas, podendo haver refluxos de água para as ruas, e mesmo projetar as redes para que

trabalhem sob pressão.

A metodologia de cálculo apresentada neste manual foi desenvolvida (Chow, 1959),

para escoamento em regime permanente, e a equação utilizada para a determinação da

linha de energia é de Bernoulli (equação 5.19), devendo ser aplicada entre duas seções do

canal, conforme a Figura ‎5.17.

hfg.2

VZ

g.2

VaZ

2b

b

2

a (5.19)

Onde: Za e Zb são os níveis nas seções a e b; Va e Vb corresponde à velocidade nas

seções respectivas; hf é o somatório de perdas de carga entre seções.

Figura ‎5.17. Determinação da linha de energia utilizando a equação de Bernoulli.

O termo hf pode ser separado em perdas de carga singulares ou localizadas (hs) e

perdas de carga lineares (hl), então

hlhshf (5.20)

Cada um dos tipos de perda é descrito em maior detalhe a seguir.

141

Perda de carga linear ou por atrito

As perdas de carga linear devem-se principalmente ao atrito, e podem ser calculadas

utilizando uma equação para condições de escoamento pleno derivada da equação de

Manning.

g.2

2V.

33,1Rh

2n.62,19Sf

(5.21)

Onde: Sf é a declividade provocada pelo atrito (m/m); V é a velocidade do escoamento(m/s);

n é o coeficiente de rugosidade de Manning (consultar Tabela ‎5.3); g é a aceleração

gravidade (9,81 m/s2); Rh é o raio hidráulico (m), calculado conforme a equação:

Pm

ARh

(5.22)

Onde: A é a área da seção transversal (m2); Pm é o perímetro molhado da seção transversal

(m).

Assim, a perda de carga linear é obtida a partir da multiplicação do resultado da equação

5.21 (perda de carga devido ao atrito) multiplicada pelo comprimento do conduto, conforme

a equação 5.23.

L.Sfhl (5.23)

Perda de carga singular ou localizada

Geralmente, entre a entrada e saída dos condutos encontramos uma variedade de

configurações no caminho de passagem do escoamento, tais como mudanças de tamanho,

ramificações, curvas, junções, expansões e contrações. Estas configurações impõem perdas

adicionais àquelas resultantes do atrito. As perdas podem ser expressas genericamente

conforme a equação 5.24

142

g.2

2V.KH

(5.24)

Onde: H são as perdas de carga (m): K é o coeficiente de perdas; V é a velocidade do

escoamento (m/s); G é a aceleração da gravidade (m/s2).

As equações para o cálculo das perdas de carga localizadas mais comuns em

drenagem urbana, específicas para cada singularidade comentada, estão descritas em

detalhe a seguir. Para condições não especificadas neste Manual de Drenagem, deve-se

consultar bibliografia especializada.

Nas equações apresentadas a seguir, os subíndices a e b denotam a seção de

montante e jusante, respectivamente.

Perdas por expansão dos condutos

Expansões em um sistema de drenagem resultarão em uma ação de corte entre a

alta velocidade de entrada do jato e a borda circundante. Como resultado, muita energia

cinética é dissipada pelos redemoinhos correntes e turbulentos. Esta perda pode ser

expressa por:

22

Ab

Aa1

g.2

2aV

.eKeH

(5.25)

Onde: A é a área da seção transversal (m2); Ke é o coeficiente de perda de carga por

expansão; V é a velocidade do escoamento (m/s).

O valor de Ke é aproximadamente 1,0 para o caso de uma expansão brusca e 0,2 para

uma expansão com transição suave. Na Figura ‎5.18 é apresentado um esquema de expansão

em condutos e na Tabela ‎5.20 encontram-se os coeficientes de perda de carga por

expansão.

143

Figura ‎5.18. Esquema de expansão em condutos.

Tabela ‎5.20. Coeficiente de perda de carga por expansão.

Ke

*D2/D1 = 3 *D2/D1 = 1.5

10 0,17 0,17 20 0,40 0,40 45 0,86 1,06 60 1,02 1,21 90 1,06 1,14

120 1,04 1,07 180 1,00 1,00

*para valores de D2/D1 entre 3 e 1.5 usar interpolação; se D2/D1 > 3 considerar D2/D1 = 3; se D2/D1 < 1.5

considerar D2/D1 = 1.5.

Perdas por contração dos condutos

As perdas devido à contração (Figura ‎5.19) podem ser obtidas segundo a equação

abaixo

22

aA

Ab1

g.2

2bV

.cKcH

(5.26)

Onde: A é a área da seção transversal (m2); Ke é o coeficiente de perda de carga por

contração (conforme Tabela ‎5.21); V é a velocidade do escoamento (m/s).

144

Figura ‎5.19. Esquema de contração na rede de drenagem.

Na Tabela ‎5.21 são apresentados os coeficientes de perda de carga por contração,

considerando a relação entre áreas das seções transversais.

Tabela ‎5.21. Coeficiente de perda de carga por contração.

D2/D1 Kc

0 0,50

0,4 0,40

0,6 0,30

0,8 0,10

1,0 0,00

Perdas devido a curvas

As perdas de carga causadas por curvas podem ser expressas pela relação

g.2

2bV

.gKgH

(5.27)

Onde: Kg é ocoeficiente de perdas devido a curvas (conforme Tabela ‎5.22).

145

Tabela ‎5.22. Coeficiente de perda de carga devido a curvas.

1. Curvas com raios grandes

Kg

90º 0,25 60º 0,20 45º 0,18 30º 0,14

2. Curvas com raio igual ao D do conduto

Kg

90º 0,50 60º 0,43 45º 0,35 30º 0,25

Obs: a perda de carga é aplicada na entrada da curva.

Perdas devido a junções e poços de visita

Uma junção ocorre quando um ou mais braços do sistema de drenagem entra no

sistema principal, usualmente sendo conectada através de um poço-de-visita. A perda de

carga para um sistema passando em um poço-de-visita (PV) ou até a entrada na rede de

drenagem é calculada pela equação 5.28. A perda de carga devido ao impacto das junções é

calculada conforme a equação 5.29.

g.2

2bV

.pvKpvH

(5.28)

g.2

2Va.jK

g.2

2bV

jH

(5.29)

Onde: A é a área da seção transversal (m2); Kj é o coeficiente de perda de carga

devido a junções; Kpv é o coeficiente de perda de carga devido ao PV; V é a velocidade do

escoamento (m/s).

146

Na Tabela ‎5.23 e Tabela ‎5.24 são apresentados os coeficientes Kj e Kpv para algumas

situações comuns de junções e poços-de-visita.

Tabela ‎5.23. Coeficientes de perdas em junções e poços-de-visita.

1. Conduto entrando em passagem ou PV no sistema principal

2. Conduto entrando em passagem no sistema principal com ramo lateral

Usar equação 5.28 – (Kpv = 0,05) Usar equação 5.29 – (Kj = 0,25)

3. PV na linha principal com ramo lateral

4. Passagem pela linha principal ou PV no início do sistema

Usar equação 5.29 – (Kj – ver Tabela ‎5.24) Obs: Se não há contribuição lateral considerar item 1.

Usar equação 5.28 – (Kpv = 1,25)

Tabela ‎5.24. Coeficiente de perda de carga por junções.

Kj

0,5 – 22 0,75

45 0,50

60 0,35

90 0,25

147

Além da verificação da linha de energia, deve-se assegurar que a velocidade no

interior dos condutos obedeça às condições de velocidade mínima de 0,80 m/s e de

velocidade máxima 5,00 m/s.

Determinação do tipo de regime de escoamento

Para iniciar o processo de cálculo, deve-se, primeiramente, identificar que tipo de

escoamento está ocorrendo no sistema. Os coeficientes de perda acima apresentados

devem ser utilizados para o cálculo da linha de energia para escoamento em condição

subcrítica, situação mais frequente de ocorrência de escoamento em rede de drenagem

urbana.

A determinação do tipo de escoamento deve ser feita a partir do cálculo do número

de Froude, considerando a profundidade normal do escoamento. A seguir, o processo é

descrito em maior detalhe. Para uma revisão bibliográfica mais detalhada, ou ainda para

proceder com o cálculo da linha de energia para escoamento em regime supercrítico, deve

ser consultada literatura especializada em hidráulica (por exemplo: Porto, 2001; Neves,

1979; Chow, 1959)

Determinação do número de Froude

Um dos significados principais do número de Froude (F) nos projetos de drenagem

urbana, é que ele representa a relação entre forças de inércia e gravidade do escoamento

nh.g

VF

(5.30)

Onde: V é a velocidade média do escoamento (m/s); g é a aceleração gravidade

(m/s2); e hn é a profundidade normal (m).

A profundidade normal utilizada na equação 5.30 pode ser obtida diretamente do

projeto ou determinada conforme a seguir apresentado.

A profundidade normal é uma função da vazão, tamanho e forma do canal,

declividade, e resistência por atrito ao escoamento. Para determinar a profundidade normal,

148

pode-se utilizar as equações apresentadas a seguir, derivadas da equação de Manning para

diferentes formas de canais.

Existem, ainda, as situações onde a profundidade normal está especificada no projeto

do sistema de drenagem, não havendo, portanto, a necessidade da utilização das equações

citadas abaixo para a determinação da mesma.

Canal retangular:

4,0i

6,0

1iB

h.2B.

S

Q.nh

(5.31)

Onde: B é a base do retângulo (m); n é a rugosidade de Manning (consultar Tabela

‎5.3); Q é a vazão (m3/s); S é a declividade do canal (m/m); hi é a estimativa inicial da

profundidade normal (m); hi+1 é a altura normal resultante da estimativa inicial (m).

A equação 5.31 é recursiva, portanto o valor da profundidade normal é obtido por

tentativas, até que hi+1 seja igual a hi.

Canal circular:

2cos1.

2

Dh

ii

(5.32)

Onde: D é o diâmetro do tubo (m); i é o ângulo em radianos, formado no interior da

seção (Figura ‎5.20). O valor de é determinado a partir da equação recursiva 5.33.

Figura ‎5.20. Determinação do ângulo .

149

4,0i

6,16,0

i1i .D.S

Q.n.06,6sen

(5.33)

Onde: D é o diâmetro do tubo (m); n é a rugosidade de Manning (consultar Tabela

‎5.3); Q é a vazão (m3/s); S é a declividade do canal (m/m); i é a estimativa inicial do ângulo

(rad); i+1 é o ângulo resultante da estimativa inicial (rad).

A estimativa do ângulo a ser utilizado na equação 5.32, é feita por tentativas, com a

equação 5.33, onde arbitra-se um valor inicial de i e calcula-se i+1 ; o valor encontrado de

i+1 será o novo valor de i no cálculo seguinte; o processo termina quando i+1 = i.

Canal trapezoidal:

4,0

i

2i6,0

1ih.mB

m1.h.2B

.S

Q.nh

(5.34)

Onde: B é a base do trapézio (m); n é a rugosidade de Manning (consultar Tabela

‎5.3); Q é a vazão (m3/s); S é a declividade do canal (m/m); m é a relação horizontal do talude

(1:m), conforme Figura ‎5.21; hi é a estimativa inicial da profundidade normal (m); hi+1 é a

altura normal resultante da estimativa inicial (m).

Figura ‎5.21. Determinação do fator m.

A equação 5.34 também é recursiva, portanto, o valor da profundidade normal é

obtido por tentativas, até que hi+1 seja igual a hi.

150

O valor do número de Froude permite identificar que tipo de regime de escoamento

está ocorrendo no sistema:

Se F < 1: neste caso, trata-se de escoamento em regime subcrítico. Neste tipo de

regime de escoamento as forças gravitacionais têm efeito mais pronunciado; portanto, o

escoamento tem baixa velocidade e grande profundidade, e é encontrado tipicamente em

declividades suaves. Quando encontramos este tipo de escoamento, o cálculo da linha de

energia deve ser realizado de jusante para montante;

Se F = 1: quando o número de Froude é igual à unidade, diz-se que o regime de

escoamento é crítico. Este tipo de regime deve ser evitado em projetos de drenagem

urbana, pois torna o sistema instável;

Se F > 1: se o número de Froude é maior que um, o regime de escoamento é o

supercrítico, caracterizado pela preponderância das forças inerciais sobre as gravitacionais; o

escoamento tem alta velocidade e baixa profundidade. Este tipo deve ser evitado, pois

existe grande probabilidade de provocar a erosão das canalizações. Conforme mencionado

anteriormente, para este tipo de escoamento o cálculo da linha de energia não será feito de

forma detalhada neste manual, portanto, caso seja esta a situação, uma literatura

especializada deve ser consultada.

Portanto, determinado o número de Froude, se ele for menor que a unidade, deve-se

utilizar o procedimento apresentado a seguir, em forma de exemplo.

Exemplo: Determinar a linha de energia e linha de água para o sistema de rede de

drenagem pluvial apresentado na Figura ‎5.22 em planta e longitudinalmente na Figura ‎5.23,

sabendo que o exutório do sistema é um canal, com cota média de água em 3,5m. O sistema

recebe aportes de vazão conforme a Figura ‎5.22. A rugosidade dos condutos é 0,013.

Solução: O primeiro passo é verificar o tipo de escoamento que está ocorrendo no

sistema, através da determinação das profundidades normal e número do Froude. Como

neste exemplo os canais não têm uniformidade, vamos determinar a profundidade e o

número de Froude para cada segmento, com atenção especial dada à confluência do sistema

151

com o canal. Vamos considerar como segmento o comprimento de trecho com mesmas

características, e qualquer tipo de alteração (forma, PVs, junções, estreitamentos,

alargamentos, etc.) é um ponto de transição para um novo segmento, indicados pelas letras

A, B, C, D, E, F, G e H na Figura ‎5.22.

Figura ‎5.22. Sistema de drenagem para verificação da linha de energia.

152

Figura ‎5.23. Perfil longitudinal do sistema de drenagem.

Para facilitar a determinação do tipo de escoamento que está ocorrendo no sistema,

foi montada a Tabela ‎5.25, apresentada a seguir.

Conforme resultados apresentados na Tabela ‎5.25, todos os trechos estão em

condição de regime subcrítico, portanto, aplica-se a metodologia de cálculo apresentada

neste manual, onde o cálculo da linha de energia é feita de jusante para montante.

Para a verificação da linha de energia em escoamento subcrítico, deve-se conhecer a

condição do sistema a jusante da rede de drenagem em estudo. Este condicionante de

jusante em redes de drenagem, normalmente é um determinado nível de água, como, por

exemplo, o rio Poti ou Parnaíba. Esta condição pode estar especificada no projeto, fruto de

um levantamento preliminar, ou pode ser fornecida pela equipe de acompanhamento da

prefeitura de Teresina.

A verificação deste condicionante pode não estar restrita a uma única análise, mas

pode ser realizada para várias cotas, com diferentes tempos de retorno, por exemplo. Na

Tabela ‎5.26 é realizada a determinação da linha de energia para este sistema.

153

Na Tabela ‎5.27 são apresentadas as perdas de carga devido à forma dos condutos

para o sistema analisado.

Tabela ‎5.25. Planilha para a determinação do regime de escoamento.

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9

Trecho Vazão (m

3/s)

Diâmetro (m)

Rugosidade Declividade

(m/m)

(rad) hn

(m) Froude regime

A-B 2.26 1.2 0.013 0.0070 3.59 0.73 0.74 subcrítico

B-C 2.79 1.4 0.013 0.0040 3.73 0.90 0.61 subcrítico

C-D 3.92 1.4 0.013 0.0080 3.72 0.90 0.86 subcrítico

D-E 4.12 1.4 0.013 0.0080 3.82 0.93 0.88 subcrítico

E-F 4.12 1.7 0.013 0.0020 4.26 1.30 0.51 subcrítico

F-G 4.12 1.7 0.013 0.0045 3.43 0.97 0.59 subcrítico

G-H 4.12 1.7 0.013 0.0018 4.45 1.37 0.50 subcrítico

Onde:

Col. 1: segmento de trecho;

Col. 2: vazão de projeto em cada trecho;

Col. 3: diâmetro de projeto para cada trecho. Caso sejam canalizações do tipo retangular ou

trapezoidal a tabela deve ser adaptada para representar as características geométricas destas

seções;

Col. 4: rugosidade de projeto para cada trecho;

Col. 5: declividade de projeto para cada trecho;

Col. 6: ângulo para determinação da profundidade normal. Caso seja seção retangular ou trapezoidal

não é necessário a determinação deste ângulo;

Col. 7: profundidade normal, determinada conforme equações apresentadas acima;

Col. 8: número de Froude, determinado conforme apresentado neste item;

Col. 9: tipo de escoamento, determinado a partir da Col. 8, conforme acima apresentado.

154

Tabela ‎5.26. Planilha de cálculo para verificação da linha de energia.

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11

Col. 12 Col. 13 Col. 14

Col. 15

Col. 16

Col. 17

Col. 18

Col. 19

Col. 20

Trecho

Dist. (m)

Diâm. (m)

C. água (m)

Área (m

2)

Pm

(m) Rh

1.33

(m) V

(m/s) Q

(m3/s)

Hv

(m) L.E. (m)

Sf Sf L (m) Hf (m)

Hb (m)

Hj (m)

Hm (m)

Ht (m)

Hpt (m)

H – G 0 1.70 3.50 1.96 3.79 0.42 2.10 4.12 0.23 3.73 0.0018 0.0018 70 0.13 - - - - 0.13

G-F 70 1.70 3.63 1.34 2.91 0.35 3.08 4.12 0.48 3.85 0.0045 0.0033 50 0.16 0.09 - - - 0.25

F-E 120 1.70 3.62 1.86 3.62 0.41 2.21 4.12 0.25 4.10 0.0020 0.0050 50 0.25 - - - - 0.25

E-D 170 1.40 4.10 1.09 2.68 0.30 3.78 4.12 0.73 4.35 0.0080 0.0080 30 0.24 - - - 0.001 0.24

D-C 200 1.40 3.87 1.04 2.60 0.30 3.75 3.92 0.72 4.59 0.0080 0.0060 50 0.30 - - 0.32 - 0.63

C-B 250 1.40 4.50 1.05 2.61 0.30 2.66 2.79 0.36 5.22 0.0040 0.0055 50 0.28 - 0.27 - - 0.55

B-A 300 1.20 5.41 0.72 2.16 0.23 3.12 2.26 0.50 5.77 0.0070 0.0070 30 0.21 - 0.33 - - 0.54

A 330 1.20 5.81 0.72 2.16 0.23 3.12 2.26 0.50 6.31

Onde: Col. 1: identificação do segmento; Col. 2: distância acumulada do sistema – jusante para montante; Col. 3: diâmetro dos condutos, conforme determinado em projeto preliminar; Col. 4: cota da linha d´água. Para a primeira seção, a cota é o nível da água no canal de jusante. Para as seções seguintes, Col.4i = Col.11i – Col.10i-1 Col. 5: área da seção molhada no conduto, determinada a partir da profundidade normal com devidas equações para a seção geométrica em estudo, conforme

apresentado na Tabela ‎5.6. Neste caso de seção circular, 2D.sen.

8

1A

;

Col. 6: perímetro molhado da seção molhada (m). No caso de condutos circulares, D..5,0P ;

Col. 7: Rh 1,33 = (Col.5 / Col. 6)1,33 ; Col. 8: V = (Col. 9 / Col. 5); Col. 9: vazão, conforme projeto preliminar; Col. 10: carga cinética: Col.10 = [(Col.82 )/ 2.g}; Col. 11: linha energia: Neste exemplo, para a primeira seção: Col.11i = Col.4i + Col.10i. Para as seções seguintes: Col.11 i = Col.11 i-1 + Col.20i-1

155

Col. 12: declividade da linha da água provocada pelo atrito: calculada conforme equação 13.C.10.C

2n.62,19Sf

Col. 13: média da declividade da linha da água entre seção de montante e jusante Sf i = 0,5.(Sf i + Sf i+1) Col. 14: comprimento do segmento (m); Col. 15: perda de carga devido ao atrito Col.15 = Col.13*Col.14;

Col.16: perda de carga devido à curvas, com coeficiente de perdas (Kg) determinado conforme Tabela ‎5.22; Col.16i = Kg.(Col.10i+1);

Col.17: perda de carga devido a junções; coeficiente de perdas (Kj) determinado conforme Tabela ‎5.24; )i10.Col.(jK1i10.Coli17.Col (equação 8.25);

Col.18: perda de carga devido a poços-de-visita; coeficiente de perdas (Kpv) determinado conforme Tabela ‎5.23; 1i

10.Col.pv

Ki181.Col

(equação 8.24);

Col.19: perda de carga devido a transições (expansão (Ke) ou contração (Kc)), com coeficiente de perdas determinado na Tabela ‎5.20 ou Tabela ‎5.21, conforme o caso:

22

1i5.Col

i5.Col1.

i10.Col.eKi19.Col

no caso de expansão.

22

i5.Col

1i5.Col1.

1i10.Col.cKi19.Col

no caso de contração.

Col. 20: perda de carga total: Col.20 = Col.15+Col.16+Col.17+Col.18+Col.19

156

Tabela ‎5.27. Perdas de carga.

Tipo de perda

Curva Trecho Ângulo Kg Observação G - F 45º 0.18 Curva com raio grande

Expansão Trecho D1 D2 D2/D1 Ângulo Ke

E - D 1.4 1.7 1.214 45º 1.06

Poço-de-visita Trecho Caso Kpv

D - C I 0.05

Junção Trecho Caso Ângulo Kj C - B III 30º 0.62 B - A III 60º 0.33

Na Figura ‎5.24 está graficado o perfil da linha de energia e linha de água para este

exemplo proposto. Conforme se pode verificar, o sistema está trabalhando em carga nestas

condições de projeto. Na região de jusante o nível da água está muito próximo à cota do

terreno, e à montante, a linha da água supera a cota do terreno. Esta situação fornece

subsídios para que seja recomendado que neste caso não sejam feitas conexões externas

nestas regiões, pois pode haver refluxo de água.

5.3 Estruturas de armazenamento

5.3.1 Concepção de projeto

Tratando-se do dimensionamento de reservatórios de amortecimento, o método

racional não deve ser utilizado, devendo ser utilizadas metodologias que permitam a

realização da propagação do hidrograma, a exemplo de Puls.

157

Figura ‎5.24. Linha‎de‎energia‎e‎linha‎d’água.

Se o reservatório for instalado no lote, poderá ser utilizado o procedimento

apresentado no item ‎5.3.3 Reservatórios de lote. Para os demais casos, como

microdrenagem ou macrodrenagem, deverá ser empregado o procedimento apresentado no

item ‎5.3.2 Reservatórios de microdrenagem e macrodrenagem. Neste segundo caso, antes

de realizar a propagação, conforme apresentado neste item, é necessário determinar os

hidrogramas de pré-urbanização (ou vazão de restrição a jusante) e pós-desenvolvimento,

utilizando o procedimento de transformação chuva-vazão apresentado no ‎5.2.3 Modelagem

hidrológica.

O dimensionamento do reservatório envolve as seguintes etapas: i) disposição

espacial do reservatório; ii) determinação do volume; iii) dimensionamento hidráulico dos

158

dispositivos de saída. Esses aspectos foram abordados no item ‎4.2 Medidas de controle

estruturais, e alguns pontos serão reapresentados novamente neste capítulo.

Para o dimensionamento de um reservatório em loteamento, ou situação similar, é

necessário manter a vazão máxima de pré-ocupação na saída do empreendimento,

portanto, deve-se conhecer o hidrograma anterior à ocupação. É necessário também

determinar o novo hidrograma, ou seja, aquele após instaladas as edificações no

empreendimento, ruas pavimentadas, etc. Desta forma, tem-se dois hidrogramas

conhecidos: hidrograma de pré-ocupação x hidrograma de pós-ocupação (Figura ‎4.16). Caso

seja instalado um reservatório do tipo on-line, o volume preliminar a ser armazenado

corresponde à área hachurada da Figura ‎4.16. Se for instalado um dispositivo do tipo off-

line, com um by-pass, deve-se dimensionar o by-pass e descarregador de fundo, para que a

soma de suas vazões máximas de descarga não ultrapassem a vazão máxima de pré-

ocupação. Neste último caso, o volume preliminar de armazenamento pode ser estimado

como na Figura ‎4.17. Se o local de estudo se enquadrar na aplicação do Decreto Municipal

que regulamenta a drenagem pluvial urbana, não é necessária a determinação do

hidrograma de pré-ocupação, visto que neste caso, tanto a vazão de pré-ocupação como o

volume de armazenamento são determinados diretamente, a partir de equações empíricas,

desenvolvidas para a cidade de Teresina. No entanto, este procedimento, além da área,

limita-se a reservatórios simples operando na linha do sistema (on-line).

Para os demais casos, incluindo reservatórios dispostos nas redes de microdrenagem

e macrodrenagem, devem ser determinados os dois hidrogramas a partir da metodologia do

SCS (‎5.2.3 Modelagem hidrológica). Neste caso, a diferença entre os cenários de pré e pós

ocupação serão representados através dos parâmetros CN e tempo de concentração. Após a

determinação dos dois hidrogramas utiliza-se o algoritmo de Puls, apresentado a seguir,

para fazer a propagação do hidrograma de entrada. Durante a propagação do hidrograma

também é feito o dimensionamento das estruturas de descarga (descarregador de fundo e

by-pass, quando houver), observando sempre que a vazão máxima de descarga não supere a

vazão máxima de pré-ocupação, ou outra vazão de restrição.

159

Quando o reservatório também é utilizado para controle da qualidade da água, deve-

se estimar o volume adicional do reservatório em função do tempo previsto de manutenção

de parte do volume dentro do sistema.

5.3.2 Reservatórios de microdrenagem e macrodrenagem

O método recomendado para o dimensionamento dos reservatórios é o de Puls, por

ser um dos mais conhecidos. O método utiliza a equação de continuidade concentrada, sem

contribuição lateral e a relação entre o armazenamento e a vazão é obtida considerando a

linha de água do reservatório horizontal. Discretizando a equação da continuidade resulta

2

QQ

2

II

Δt

SS 1tt1ttt1t

(5.35)

Onde: 1+tI e tI são as vazões de entrada no reservatório em t e t+1; 1+tQ e tQ são as

vazões de saída do reservatório em t e t+1; 1+t Se tS são o armazenamento do reservatório

nos tempos referidos.

As duas incógnitas do problema são Q e S no tempo t+1. Reorganizando a equação

5.35 com as variáveis conhecidas de um lado e as desconhecidas de outro, resulta

Δtt2S

tQ1tItIΔt

1t2S1tQ

(5.36)

Como existe uma equação e duas incógnitas, a equação adicional é a relação Q = f(S),

relacionando a vazão de saída do reservatório com o estado de armazenamento do mesmo.

A obtenção dessa função é descrita posteriormente nesse texto. Utilizando esta função, é

possível construir uma segunda função auxiliar, para a determinação de Qt+1

)2S/ΔSf1(QQ (5.37)

Normalmente essa função é conhecida de forma tabular, onde para cada ordenada

haverá um valor de S, dividido pelo intervalo de tempo de cálculo e somado a vazão define a

nova abscissa, gerando a função f1.

160

Com base nas equações 5.36 e 5.37 é possível simular o escoamento através do

reservatório através da seguinte sequência:

a) Para o início do cálculo é necessário definir o volume inicial do reservatório (So). Esse

volume depende dos critérios do estudo em análise ou do valor observado

conhecido, no caso de reprodução de um evento. Conhecido So é calculado Qo

através da função entre as duas variáveis (Q = f(S));

b) Para o intervalo de tempo seguinte, deve-se determinar os termos da direita da

equação 5.36, já que todos os termos do lado esquerdo da equação são conhecidos

(hidrograma de entrada deve ser previamente conhecido);

c) O termo da direita é igual à abscissa da função f1. Portanto, entrando com esse valor

na função obtém-se a vazão 1tQ ;

d) Conhecido 1tQ determina-se 1tS através da função que relaciona essas variáveis.

Os passos de b até d se repetem para todos os intervalos de tempo.

A determinação da relação entre S e Q é estabelecida com base nas relações entre

Cota x Armazenamento e Cota x Vazão de saída.

A curva cota versus armazenamento é obtida pela cubagem do reservatório (Figura

‎5.25). Essa relação é apresentada na forma de tabela, gráfico ou é ajustada uma equação.

Devido às características normalmente encontradas nos reservatórios, essa função pode ser

ajustada a uma função do tipo seguinte:

baSZ (5.38)

Onde a e b são coeficientes ajustados aos dados e Z a cota. Existem outras expressões

matemáticas utilizadas para o ajuste.

161

Figura ‎5.25. Relação entre cota e armazenamento.

A função entre cota e a vazão de saída depende do tipo de estrutura de saída que

está sendo utilizada. Essa função é fornecida pelo projetista ou estabelecida através de

modelo reduzido. Os reservatórios podem possuir dois tipos de extravasores: vertedor e

descarregador de fundo (Figura ‎5.26). Tanto um como o outro podem ter comportas.

Figura ‎5.26. Extravasores de reservatórios.

Para evitar que haja alteração destas equações, e possível comprometimento do

funcionamento do reservatório, recomenda-se que as estruturas de descarga não operem

afogadas, e, para proporcionar o esvaziamento total do reservatório, que o descarregador

de fundo esteja posicionado junto ao fundo do reservatório.

Combinando a função Z = f2(S) com a função Q = f3(Z) é possível determinar Q = f(S)

(conforme Figura ‎5.27). Utilizando um valor de Zi da primeira função, determina-se Si. Para o

mesmo valor de Zi, na função f3 determina-se Qi. Com esse ponto e outros obtidos da

mesma forma pode-se construir a relação mencionada (Figura ‎5.28).

162

Figura ‎5.27. Cálculo do amortecimento em reservatório: funções de armazenamento.

Figura ‎5.28. Função vazão x armazenamento.

Quando o reservatório possui comportas, a curva de descarga muda para cada

manobra de comporta. A função f3 é alterada, o que necessita um novo cálculo de Q = f(S). A

regra operacional é transferida para a simulação através da função f3.

A aplicação do método de Puls, ou o uso somente da relação biunívoca entre

armazenamento e vazão, implica em admitir que a linha de água no reservatório é,

163

aproximadamente, horizontal. Quando a declividade da linha de água é importante, e os

processos dinâmicos afetam o escoamento de saída e mesmo ao longo do reservatório, esse

tipo de método não deve ser utilizado. Para esta situação deve-se procurar utilizar um

modelo hidrodinâmico baseado na solução das equações completas de Saint Venant ou

outro modelo de escoamento que trata o trecho do reservatório como um rio.

Recomenda-se que seja utilizado o Modelo de procedimento de projeto – Dimensões

e/ou curva cota x armazenamento para reservatórios (Tabela ‎5.28), na apresentação do

memorial de cálculo. Preencher também o modelo complementar: “Modelo de projeto –

Descarregador de fundo e/ou Vertedor” (Tabela ‎5.29).

Para a construção da curva da função conhecida f1 ( )2S/ΔSf1(QQ ), utilizar uma

planilha de cálculo, a exemplo da apresentada na Tabela ‎5.30. A propagação do hidrograma

deve ser apresentada em planilha a exemplo do modelo da Tabela ‎5.31.

164

Tabela ‎5.28. Modelo de procedimento de projeto: Dimensões e curva cota volume de reservatório.

165

Tabela ‎5.29. Modelo de procedimento de projeto: Descarregador de fundo e/ou vertedor.

166

Tabela ‎5.30. Exemplo de planilha de cálculo para determinação da função auxiliar para a propagação do escoamento utilizando o algoritmo de Puls.

Col1 Col2 Col3 Col4 Col5 Col6 Col7 Col8 Altura

(m) Armazenamento

(m3) Z

(m) Q vertedor

(m3/s) Q descarregador

(m3/s) (2S/dt) (m3/s)

(2S/dt) + Qdesc + Q vert (m3/s)

Q saída (m3/s)

Onde: Col. 1: é a altura do reservatório, discretizada em intervalos de altura. Col. 2: item 7 do “Modelo de procedimento de projeto - Dimensões e/ou curva cota x armazenamento para reservatório”. Col. 3: corresponde à cota referenciada que é atingida dentro do reservatório. Z = Zo + Altura (Zo está especificado no “Modelo de procedimento de projeto - Dimensões e/ou curva cota x armazenamento para reservatório”, e altura é a Col. 1).

Col. 4: vazão vertida pelo vertedor. Calculada a partir da equação: 5,1

wZZ.g.2.Lv.Cv.3

2Qv

Onde: g é a aceleração da gravidade m/s2; Cv e Lv estão especificados no “Modelo de procedimento de projeto - Descarregador de fundo e/ou Vertedor”.

Substituindo as colunas da planilha P4 na equação, resulta: 5,12,553..2...3

2 ColgLvCvQv

Col. 5: vazão drenada pelo descarregador de fundo. Calculada a partir da equação: hg2AcCQ d

Onde: g é a aceleração da gravidade m/s2; Cd e Ac estão especificados no “Modelo de procedimento de projeto - Descarregador de fundo e/ou Vertedor”.

Substituindo as colunas da planilha P4 na equação, resulta: 1Colg2AcdCQ

Col. 6: armazenamento no reservatório em intervalos de tempo de cálculo do hidrograma de entrada. (2.S/t) = (2.Col.2)/t.

t está definido no “Modelo de procedimento de projeto - Dimensões e/ou curva cota x armazenamento para reservatório”. Col. 7: Col. 4 + Col. 5 + Col. 6 Col. 8: Col. 4 + Col. 5 (vazão de saída)

167

Tabela ‎5.31. Exemplo de planilha para realização da propagação do escoamento utilizando o algoritmo de Puls.

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 t I entrada It + It+1 - Ot + 2S/dt h (2S/t ) Q saída

(s) (m3/s) (m3/s) (m) (m3/s) (m3/s)

: :

: :

: :

: :

: :

Onde: Col. 1: intervalo de tempo de propagação (segundos). Col. 2: hidrograma a ser propagado no reservatório.

Col. 3: Esta coluna representa o termo da direita da equação 5.36 (Qt+1 + 2.St+1/t = It + It+1 - Qt +

2.St/t). Para o primeiro intervalo de tempo, o armazenamento inicial é conhecido (So) e determina-se a Qsaída. Conhecido o valor do termo da direita da equação 5.36, calcula-se a cota atingida no

reservatório (h) , consultando as colunas 7 e 3 da planilha da tabela Tabela ‎5.30. Determina-

se (2.St/t) consultando as colunas 6 e 7 da Tabela ‎5.30, na mesma planilha, determina-se Qt

consultando as colunas 7 e 8. O mesmo procedimento é feito para todos os intervalos de tempo seguinte, até haver a completa propagação no reservatório.

Col. 4: cota atingida no interior do reservatório. Calculada conforme apresentado acima.

Col. 5: armazenamento/t no interior do reservatório. Calculada conforme apresentado acima. Col. 6: vazão de saída do reservatório. Calculada conforme apresentado acima.

5.3.3 Reservatórios de lote

Inicialmente deve ser determinada a vazão de pré-desenvolvimento (Qpd) a partir da

área do lote ou loteamento, de acordo com o limite estabelecido no Decreto Municipal que

regulamenta o controle da drenagem pluvial urbana. Para isso, deve-se observar se a área

do empreendimento se encontra dentro dos limites previstos no decreto. Posteriormente, o

volume de armazenamento pode ser estimado com a equação apresentada no Decreto

Municipal.

Para todos os casos em que a área do empreendimento for superior àquela prevista

no Decreto, é necessário um estudo hidrológico específico.

168

Posteriormente, determina-se a altura disponível para armazenamento, visto que

existem várias formas de armazenamento, desde um cubo, cilindro, e outras formas

adaptadas ao espaço disponível. O dreno é o limitante e deverá ter como vazão de saída um

valor igual ou menor que é permitido para a área do terreno.

A altura do reservatório de armazenamento pode ser condicionada, em alguns casos,

pela disponibilidade de cota para conexão do reservatório à rede de drenagem pluvial

pública. Neste caso, há necessidade de projetar a cota de fundo do reservatório de forma

adequada; ou seja, a cota de fundo do reservatório sempre deve ficar acima da cota de

conexão com a rede de drenagem pluvial pública. Esta medida evitar possíveis inversões de

fluxo no sistema, ou seja, a água da rede pluvial entrar no reservatório. Conhecidos estes

condicionantes físicos, determina-se a altura (H) que pode ser utilizada para o

dimensionamento do reservatório. Esta altura corresponde à diferença entre a cota de

fundo do reservatório e a cota de topo da estrutura. A área em planta da estrutura de

armazenamento é determinada segundo a equação 5.39.

H

VAplanta

(5.39)

Onde: Aplanta é a área em planta do reservatório (m2); V é o volume de

armazenamento necessário (m3), determinado através da equação do Decreto Municipal; H

é a altura do reservatório (m).

Caso não haja limitação de altura para a implantação do reservatório, o critério

utilizado para o dimensionamento pode ser a disponibilidade de área em planta para a

implantação da estrutura. Desta forma, conhecendo a área disponível, deve-se determinar a

altura do reservatório segundo a equação abaixo:

plantaA

VH

(5.40)

169

Deve-se considerar que a vazão de saída pelo descarregador é função da carga

hidráulica no reservatório; portanto, quanto maior a altura do reservatório, menor será a

seção transversal do descarregador.

O descarregado de fundo deve ser instalado no reservatório de forma a permitir a

liberação gradual da água armazenada. Deve-se instalar o descarregador junto ao fundo do

reservatório, evitando assim o acúmulo de água no interior da estrutura. Recomenda-se

ainda que, para não haver obstrução do descarregador, seja colocada uma grade antes do

mesmo.

Dependendo do tipo de descarregador utilizado, ele pode funcionar como um

orifício, ou seja, uma simples abertura na parede lateral do reservatório; ou como um bocal,

onde existe um tubo que faz a drenagem para fora da estrutura. Em casos onde o

reservatório é fechado, e utiliza-se um vertedor de emergência, em geral, utiliza-se um

orifício, que faz uma passagem para a segunda câmara, que serve para a inspeção e limpeza.

Na Figura ‎5.29 são apresentadas as situações onde o descarregador funciona como orifício

(Figura ‎5.29 a) e como bocal (Figura ‎5.29 b); na Figura ‎5.29 c é apresentado o modelo com

câmara de inspeção.

Para determinar a área da seção transversal do descarregador de fundo pode-se

utilizar a equação 5.41(a) para o caso de um orifício ou a equação 5.41(b) para o caso de um

bocal. Caso o descarregador de fundo a ser utilizado é circular, pode-se determinar a área da

seção transversal e consultar o diâmetro comercial correspondente na Tabela ‎5.32.

ch

.37,0pd

Q

cA

5.41(a)

ch

.45,0pd

Q

cA

5.41(b)

170

Onde: Qpd é a vazão de pré-desenvolvimento (m3/s); hc é a diferença entre o nível

máximo da água e o ponto médio da abertura da seção de saída (m) - conforme Figura ‎5.30;

Ac é a área da seção transversal do descarregador (m2).

(a) – O descarregador é um orifício

(b) – O descarregador é um bocal

(c) – O descarregador é um orifício – com câmara de inspeção

Figura ‎5.29. Característica do descarregador de fundo.

Tabela ‎5.32. Área da seção transversal dos descarregadores de fundo – circulares.

Área (m2) Diâmetro comercial (mm)

0,00049 25

0,00071 30

0,00080 32

0,00126 40

0,00196 50

0,00283 60

171

Área (m2) Diâmetro comercial (mm)

0,00785 100

0,01766 150

0,03140 200

0,07065 300

0,12560 400

0,19625 500

0,28260 600

0,38465 700

0,50240 800

Figura ‎5.30. Determinação de hc em um reservatório.

Pode-se também determinar o diâmetro do descarregador de fundo diretamente da

equação 5.42(a) para o caso de um bocal ou a equação 5.42(b) para o caso de um orifício.

ch

pdQ.76,0D

5.42(a)

ch

pdQ.69,0D

5.42(b)

Onde o diâmetro é dado em m.

Caso a área da seção transversal tenha resultado menor que 0,00049 (m2) ou o

diâmetro menor que 25 mm, usar o diâmetro mínimo de 25 mm, ou seção transversal com

esta área. Para valores maiores, aproxime sempre para o diâmetro superior.

172

Nas Figura ‎5.31 (para diâmetros até 6cm) e Figura ‎5.32 (para diâmetros maiores ou

igual a 6cm) são apresentadas as curvas que fornecem o diâmetro do descarregador

(orifício) em função da carga hidráulica hc e da máxima vazão de saída permitida Qpd. As

mesmas curvas são apresentadas para o caso de descarregador funcionando como bocal nas

Figura ‎5.33 e Figura ‎5.34.

Na Figura ‎5.35 são apresentadas as curvas da área da seção transversal do

descarregador (orifício) em função da carga hidráulica hc e da máxima vazão de saída

permitida Qpd.

Figura ‎5.31. Diâmetro dos descarregadores de fundo (orifícios) em função da vazão e carga hidráulica (diâmetros até 60mm).

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

Vazão (l/s)

Ca

rga

hid

ráu

lica

(cm

)

diâmetro em mm

173

Figura ‎5.32. Diâmetro dos descarregadores de fundo (orifícios) em função da vazão e carga

hidráulica (diâmetros maiores ou igual a 60mm).

Figura ‎5.33. Diâmetro dos descarregadores de fundo (bocal) em função da vazão e carga hidráulica

(diâmetros até 60mm).

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Vazão (l/s)

Ca

rga

hid

ráu

lica

(cm

)

diâmetro em mm

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

Vazão (l/s)

Ca

rga

hid

ráu

lica

(cm

)

diâmetro em mm

174

Figura ‎5.34. Diâmetro dos descarregadores de fundo (bocal) em função da vazão e carga hidráulica

(diâmetros maiores ou igual a 60mm).

Recomenda-se que seja utilizado o maior tamanho (diâmetro, área) possível obtido

no dimensionamento do descarregador, evitando, por exemplo, a utilização de dois

descarregadores. Esta medida evitará possíveis entupimentos da estrutura.

É necessário também, prever a instalação de um vertedor de excessos, que tem a

finalidade de escoar o excesso de água que entra no reservatório, quando ocorrem chuvas

com intensidade superior à utilizada no dimensionamento.

Recomenda-se, no entanto, que o dimensionamento do vertedor seja feito somente

quando o extravasamento do reservatório possa provocar danos na propriedade. Na maioria

dos casos, este dispositivo é desnecessário, visto que a água fica acumulada nas superfícies

por um curto período de tempo.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Vazão (l/s)

Ca

rga

hid

ráu

lica

(cm

)

diâmetro em mm

175

Figura ‎5.35. Área da seção transversal do descarregador de fundo (orifício) em função da vazão e carga hidráulica.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00

Vazão (l/s)

Ca

rga

hid

ráu

lica

(cm

)

3

5

7

10

20

30

Área (cm2)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Vazão (l/s)

Ca

rga

hid

ráu

lica

(cm

)

50 70 100

500 700 1000

2000 3000 4000

Área (cm2)

176

O vertedor, de acordo com aspectos construtivos utilizados, pode ser de paredes

delgadas ou de parede espessa. Esta classificação é:

Parede delgada: e < 2/3.hmax;

Parede espessa: e 2/3. hmax.

Onde e é a espessura da parede do vertedor e hmax é a carga máxima desejada no

vertedor (hmax = z-zw, sendo z é a cota corrente e zw é a cota da crista). Neste manual

recomenda-se a utilização de hmax = 5 cm. Assim, o vertedor será de parede delgada

quando a espessura da parede for menor ou igual a 3 cm, e de parede espessa quando a

espessura forma maior que 3 cm.

A vazão de descarga do vertedor (Qv) deve ser determinada a partir da equação 5.43

(Método Racional).

A0,278.C.I. Qv (5.43)

Onde: Qv é a vazão de descarga do vertedor (m3/s); C é o coeficiente de escoamento

da área que contribui para a estrutura (entre 0,85 e 0,95); A é a área drenada para a

estrutura (km2); I é a intensidade da precipitação (mm/h). A intensidade I deve ser obtida a

partir da equação IDF, para uma duração igual ao tempo de concentração (tc), com tempo

de retorno de 50 anos. O tempo de concentração em planos deve ser estimado a partir da

equação da onda cinemática-Manning (Tabela ‎2.4).

4,05,0

24

8,0

S.P

L.n.474,5tc

(5.44)

Onde: tc é o tempo de concentração (minutos); S é a declividade (m/m); n é o

coeficiente de rugosidade de Manning (Tabela ‎5.3); L: comprimento do escoamento (m); P24

é a precipitação com 24 horas de duração (mm). A P24 é determinada para IDF

correspondente ao local em estudo, considerando o tempo de retorno de projeto.

177

Quando não existirem contribuições externas, a área contribuinte for, no máximo de

1 ha, e a declividade média for menor ou igual a 0,2 m/m, o tempo de concentração inicial

não deve ser calculado pela formulação acima, mas sim adotado igual a 5 minutos.

A equação 5.45 deve ser utilizada para o dimensionamento do vertedor com de

parede delgada, e a equação 5.46 deve ser utilizada para paredes espessas:

5.1)max

h.(Cv.95,2

Qv Lv

(5.45)

5.1)max

h.(704,1.Cv

Qv Lv

(5.46)

Onde: Lv é o comprimento da crista do vertedor (m); Qv é a vazão de descarga do

vertedor, determinada conforme equação 5.43 (m3/s); hmáx é a carga sobre o vertedor (m);

Cv é o coeficiente de descarga do vertedor.

Recomenda-se usar Cv=0,64, para vertedores de parede delgada, e Cv=0,86 para

vertedores de parede espessa, e hmáx igual a 5 cm.

5.4 Estruturas de infiltração

5.4.1 Viabilidade de implantação

Segundo Urbonas e Stahre (1993), sob as seguintes condições, a disposição de águas

pluviais por infiltração não é recomendada:

Profundidade do lençol freático no período chuvoso menor que 1,20 m, abaixo da

superfície infiltrante;

Camada impermeável a 1,20 m ou menos da superfície infiltrante;

A superfície infiltrante está preenchida (ao menos que este preenchimento seja de

areia ou cascalho limpos);

178

Os solos superficiais e subsuperficiais são classificados, segundo o SCS, como

pertencentes ao grupo hidrológico D, ou a taxa de infiltração saturada é menor que

7,60 mm/h, como relatado pelas pesquisas de solo do SCS.

Se estas condições não excluírem o local, deve ser feita uma segunda avaliação,

usando o método desenvolvido pela Swedish Association for Water and Sewer Works em

1983, e apresentado por Urbonas e Stahere (1993). A cada característica do local é associada

uma pontuação. O somatório dos pontos informa o resultado da avaliação. Assim:

Se o total for menor que 20, o local deve ser descartado;

Entre 20 e 30, o local é um candidato a receber um dispositivo de infiltração;

Se o total for maior que 30, o local pode ser considerado excelente.

A Tabela ‎5.33 fornece os valores dos pontos de acordo com cada característica.

Para testar se o local é um candidato a uma estrutura do tipo desejado, preenche-se

o modelo de procedimento de projeto chamado “Verificação preliminar da aplicabilidade

para estruturas somente de infiltração – parte 1” para o caso de estruturas de infiltração,

como pavimentos permeáveis, valos de infiltração e bacias de infiltração, ou “Verificação

preliminar da aplicabilidade para estruturas somente de percolação – parte 1” para o caso

de estruturas de percolação como as trincheiras de infiltração ou bacias de percolação,

poços de infiltração, mantas de infiltração.

Em caso de aprovação, passa-se para o modelo de procedimento de projeto chamado

“Verificação preliminar da aplicabilidade de estruturas de infiltração ou percolação – parte

2”, baseado na tabela do Swendish Association for Water and Sewer Works (1983).

179

Tabela ‎5.33. Sistema de pontuação para avaliação de possíveis locais de implantação de dispositivos de infiltração e/ou percolação (Urbonas e Stahre, 1993).

Características Pontos

1. Razão entre área impermeável contribuinte (AIMP) e área de infiltração (AINF) AINF > 2.AIMP 20

AIMP AINF 2.AIMP 10

0,50.AIMP AINF AIMP 5

Superfícies impermeáveis menores que 0,50.AIMP não devem ser usadas para infiltração

2. Natureza da camada de solo superficial Solos grosseiros com baixa taxa de material orgânico 7

Solo com taxas de matéria orgânica intermediárias 5

Solos granulados finos com alta taxa de material orgânico 0 3. Subsuperficial

Se os solos subsuperficiais são mais grosseiros que os solos da superfície, associe o mesmo número de pontos daquele dos solos de superfície associado no item 2

Se os solos subsuperficiais são mais granulados finos que os solos da superfície, use os seguintes pontos:

Cascalho ou areia 7

Areia siltosa ou lemo 5

Silte fino ou argila 0 4. Declividade (S) da superfície de infiltração

S < 7 % 5

7 S 20 % 3

S > 20 % 0 5. Cobertura vegetal

Cobertura de vegetação natural, saudável 5

Gramado bem estabelecido 3

Gramado novo 0

Sem vegetação – solo nu - 5 6. Grau de tráfego na superfície de infiltração

Pouco tráfego de pedestres 5

Tráfego de pedestres médio (parque, gramado) Muito tráfego de pedestres (campos esportivos)

3 0

5.4.2 Estimativa dos parâmetros

Para a estimativa da taxa de infiltração, deve-se realizar uma sondagem a uma

profundidade de 0,6 a 1,2 m abaixo do nível inferior do reservatório de pedras a fim de

verificar o tipo de solo existente (já que tipos de solos com um percentual superior a 30% de

180

argila ou 40% de silte e argila combinados não são bons candidatos para este tipo de

dispositivo).

Para determinar a profundidade do reservatório de pedras, é necessário selecionar o

tipo de material a ser utilizado no mesmo. Schuller (1987) recomenda o uso de brita 3 ou 4

no reservatório de pedras, conforme Tabela ‎5.34, onde é apresentada uma classificação de

acordo com as dimensões nominais do material, sendo diâmetro mínimo e abertura da

peneira, a qual corresponde uma porcentagem retida igual ou imediatamente superior a

95%.

Tabela ‎5.34. Classificação nominal da brita (Araújo et al., 2000).

Material Peneira Malha

brita 0 9,5 4,8 mm brita 1 19,0 9,5 mm brita 2 25,0 19,0 mm brita 3 50,0 25,0 mm brita 4 76,0 50,0 mm brita 5 100,0 76,0 mm

Para uma brita 3 (comercial), verificou-se valores de porosidade da ordem de 40 a

50% (ARAÚJO et al., 2000). Desta forma com os valores de porosidade e volume de água a

reter pode-se estimar a profundidade do reservatório de pedras. Aconselha-se, por questões

práticas, utilizar profundidade mínima do reservatório de pedras de 15 cm.

Blocos Vazados: O módulo de blocos vazados geralmente é construído para que a

superfície pronta fique no mesmo nível da superfície adjacente e os blocos fiquem

confinados lateralmente. O solo, na base da abertura, não deve ser compactado para evitar

uma redução na capacidade de infiltração do terreno. Na base é colocado um filtro geotêxtil,

com a finalidade de separar o agregado graúdo do solo, e assim evitar a migração do solo

para o reservatório de pedras, quando este estiver na condição de enchimento. O

reservatório de pedras é preenchido com brita 3 de granito até o topo, perfazendo uma

espessura final de agregado igual a 15cm. Após a compactação do agregado, novamente é

181

colocado um tecido geotêxtil sobre a camada de agregado com a finalidade de prevenir a

migração da areia média da camada superior para dentro do reservatório de pedras. Uma

camada de 10 cm de areia média é colocada sobre o anterior. Por fim, os blocos vazados são

assentados sobre a areia e as juntas e os orifícios dos blocos de concreto são preenchidos

com areia e grama.

Concreto poroso: O concreto sem finos deve ser pouco adensável e a vibração só

pode ser aplicada por períodos muito curtos, caso contrário a pasta de cimento poderá

escorrer para o fundo. Também não se recomenda o adensamento com soquetes pois

podem resultar massas específicas localizadas elevadas. Para o concreto sem finos não

existem ensaios de trabalhabilidade de concretos; somente é possível avaliar visualmente se

a camada de revestimento das partículas é adequada. Os concretos sem finos têm baixo

valor de coesão; por isso, as formas devem ser mantidas até que se tenha desenvolvido uma

resistência suficiente. A cura úmida é importante, especialmente em climas secos e com

ocorrência de vento devido às pequenas espessuras da pasta de cimento (NEVILLE, 1982). As

características do concreto são apresentadas na Tabela ‎5.35. A construção das estruturas,

utilizando concreto poroso é semelhante à dos blocos vazados, sendo que a única diferença

está no revestimento superficial, que deve ser de concreto poroso com espessura de 15 cm.

Tabela ‎5.35. Característica dos concretos sem finos para agregado de 9,5 a 19 mm. (McIntosh, Botton e Muir,1956 apud Neville, 1982).

Relação Cimento /agregado em volume

Relação Água /cimento em massa

Massa Específica (Kg/m3)

Resistência a Compressão

28 dias - MPa

1 : 6 0,38 2020 14 1 : 7 0,40 1970 12 1 : 8 0,41 1940 10

1 : 10 0,45 1870 7

Na Tabela ‎5.36 e Tabela ‎5.37 são apresentados valores de coeficientes de

escoamento obtidos para diferentes superfícies urbanas.

182

Tabela ‎5.36. Experimentos em superfícies urbanas (Genz, 1994).

Superfície

Declividade

( % )

Coeficiente de Escoamento

Taxa final de infiltração ( mm/h )

Precipitação simulada ( mm/h )

Gramado 1 a 9 0,54 a 0,68 19 a 23 110 a 142 Chão batido 1,3 0,92 a 0,95 110 a 120 Paralelepípedo antigo 2 a 11 0,88 a 0,95 103 a 128 Paralelepípedo novo 4 0,58 a 0,63 18 a 23 114 a 124 Blockets 2 0,83 a 0,85 10 a 14 116 a 127

Tabela ‎5.37. Resultados das simulações de chuva nas superfícies (Araújo et al., 2000).

Variáveis* Solo Compactado

Concreto Bloco de Concreto

Paralelepípedo Bloco Vazados

I (mm/h) 112 110 116 110 110

P (mm) 18,66 18,33 19,33 18,33 18,33

Q (mm) 12,32 17,45 15,00 10,99 0,5

C 0,66 0,95 0,78 0,60 0,03

*I =intensidade da precipitação; P = precipitação total mm; Q = escoamento total; C = coeficiente de escoamento

O uso de pavimentos permeáveis pode eliminar a necessidade de caixas de captação

e tubos de condução da água, pois o dispositivo praticamente não gera escoamento.

Se o local é considerado propício para receber a instalação, a fase seguinte a ser

considerada é a determinação dos parâmetros e posterior dimensionamento. Para o

dimensionamento, os parâmetros considerados são a taxa de infiltração, a condutividade

hidráulica saturada e a porosidade efetiva (razão entre o volume de água que pode ser

drenada do solo saturado por ação da gravidade somente e o volume total). É difícil

generalizar os valores, principalmente os de condutividade hidráulica, por isso recomendam-

se testes de campo, utilizando os menores valores medidos para o projeto.

Para a instalação de estruturas em áreas menores a 1000 m2, podem ser utilizados os

valores de taxas de infiltração, de acordo com a classificação do Soil Conservation Service

utilizadas estão na Tabela ‎5.38; para áreas superiores a esta, deve ser realizado um teste de

infiltração no local. Para fins de dimensionamento de estruturas de infiltração ou

183

percolação, deve-se utilizar a taxa de infiltração correspondente ao valor de Ib, que

corresponde ao estado em que o solo atingiu a saturação.

Tabela ‎5.38. Alguns valores típicos de taxas de infiltração.

Tipo de solo Taxa de infiltração (mm/h)

Io Ib

A 254,0 25,4 B 203,2 12,7 C 127,0 6,35 D 76,2 2,54

Segundo a classificação do SCS (SCS, 1957) os tipos de solo mencionados são

classificados da seguinte forma:

Solo A: solos que produzem baixo escoamento superficial e alta infiltração. Solos

arenosos profundos com pouco silte e argila;

Solo B: solos menos permeáveis do que o anterior, solos arenosos menos profundos

do que o tipo A e com permeabilidade superior à média;

Solo C: solos que geram escoamento superficial acima da média e com capacidade de

infiltração abaixo da média, contendo porcentagem considerável de argila e pouco

profundo.

Solo D: solos contendo argilas expansivas e pouco profundos com muito baixa

capacidade de infiltração, gerando a maior proporção de escoamento superficial.

A Tabela ‎5.39 contém valores típicos de condutividade hidráulica, enquanto que a

Tabela ‎5.40 contém valores de porosidade efetiva. Os tipos de solo podem ser vistos na

Figura ‎5.36.

184

Tabela ‎5.39. Condutividade hidráulica saturada em diversos tipos de solo (Urbonas e Stahre, 1993).

Tipo de solo Condutividade hidráulica (m/s) Cascalho 10-3 – 10-1 Areia 10-5 – 10-2 Silte 10-9 – 10-5 Argila (saturada) < 10-9 Solo cultivado 10-10 a 10-6

Tabela ‎5.40. Porosidade efetiva para materiais típicos (Urbonas e Stahre, 1993).

Material Porosidade efetiva (%) Rocha dinamitada – Brita grossa 30 Cascalho de granulometria uniforme 40 Brita graduado ( ¼ polegadas) 30 Areia 25 Cascalho de jazida – Seixo rolado 15 – 25

Figura ‎5.36. Classificação trilinear dos solos (Caputo, 1969).

185

O dimensionamento dos dispositivos de infiltração e percolação faz uso da “curva

envelope” de influxo de escoamento (URBONAS & STAHRE, 1993). A máxima diferença entre

esta curva e o fluxo de saída acumulado, como mostra a Figura ‎5.37, representa o volume a

armazenar. Pode-se, ao invés do máximo volume, utilizar-se da máxima profundidade (CIRIA,

1996). Neste manual estão demonstradas as duas maneiras.

Figura ‎5.37. Curva envelope (Adaptado de Urbonas e Stahre, 1993)

Duas regiões distintas podem ser observadas na Figura ‎5.37. Para durações menores

que tb, não há infiltração total do escoamento superficial. Para durações maiores que tb, a

capacidade de infiltração supera o volume afluente de escoamento superficial e a água

armazenada infiltra no solo.

CIRIA (1996) utiliza no dimensionamento um coeficiente de infiltração q, obtido a

partir de testes de percolação e que está relacionado com a permeabilidade do solo. Valores

típicos do coeficiente de infiltração estão na Tabela ‎5.41.

O coeficiente de infiltração ainda é reduzido por fatores de segurança para levar em

conta a diminuição da capacidade de infiltração durante a vida do dispositivo. Alguns valores

são encontrados na Tabela ‎5.42 (CIRIA, 1996).

Escoamento superficial

Infiltração

Excede a capacidade de infiltração

Infiltrado

Máx. armazenado

tbta tcDuração

Vo

lum

es d

e en

trad

a e

saíd

a

186

Tabela ‎5.41. Alguns valores típicos de coeficientes de infiltração, baseados na textura do solo (Watkins apud CIRIA, 1996).

Tipo de solo Coeficiente de

infiltração (mm/h) Cascalho 10 – 1000 Areia 0,1 – 100 Areno lemoso 0,01 – 1 Lemo arenoso 0,05 –0,5 Lemo 0,001 – 0,1 Lemo siltoso 0,0005 – 0,05 Características Calcárias 0,001 - 100 Ponto divisor para a maioria dos sistemas de infiltração 0,001 Lemo argilo arenoso 0,001 – 0,01 Lemo argilo siltoso 0,00005 – 0,005 Argila < 0,0001 Rocha 0,00001 – 0,1

Tabela ‎5.42. Fatores de segurança para o coeficiente de infiltração (CIRIA, 1996).

Área a ser drenada m2

Consequências da falha do dispositivo de infiltração

Nenhum dano ou

inconveniência

Inconveniência menor, como alagamento

de um estacionamento

Danos à construção ou estrutura,

inconveniência maior, como inundação em

estradas < 100 1,50 2 10

100 a 1000 1,50 3 10 > 1000 1,50 5 10

5.4.3 Dimensionamento de pavimentos permeáveis e sistemas de infiltração em planos

O procedimento adotado por CIRIA (1996) pode ser adaptado para os projetos dos

sistemas de infiltração em planos e os pavimentos permeáveis. Os dados requeridos são os

seguintes:

q: coeficiente de infiltração (m/h);

A: área a ser drenada (m²);

187

: porosidade efetiva do material de preenchimento (volume de vazios/volume

total);

I: intensidade da chuva em (mm/h);

t: a duração (h);

Ab área base do sistema de infiltração (m²)

Pode-se então dimensionar a profundidade máxima do dispositivo (hmax), da

seguinte maneira:

1. Corrigir o coeficiente de infiltração q, dividindo o valor achado nos testes de

campo pelo fator de segurança apropriado (Tabela ‎5.42);

2. Achar a porosidade efetiva do material de preenchimento granular ou estimar o

valor na Tabela ‎5.40;

3. Calcular a razão de drenagem R = A/Ab, onde A é a área a ser drenada e Ab a área

da base da superfície de infiltração;

4. Calcular a intensidade de chuva I, função da IDF adotada, da duração t e do tempo

de retorno TR (estruturas de controle na fonte TR=10 anos);

5. Calcular hmax

qIRt

h

max

(5.47)

6. Repita 4 e 5 para várias durações de chuva;

7. Selecione o maior valor dentre os obtidos no passo 6.

Se q excede R.I, hmax assumirá valores negativos. Isto significa que toda água

precipitada em um intervalo de tempo, infiltra, neste mesmo intervalo de tempo. Para o

pavimento permeável, R =1 e o passo 3 é omitido. Neste caso, a máxima profundidade é

dada por:

188

qIt

h

max

(5.48)

Caso se deseje o inverso, ou seja, dado hmax, calcular Ab, o procedimento é o

seguinte:

1. Obter o coeficiente de infiltração q, dividindo o valor achado nos testes de campo

pelo fator de segurança apropriado (Tabela ‎5.42);

2. Achar a porosidade efetiva do material de preenchimento granular ou estime o

valor da (Tabela ‎5.40);

3. Fornecer a área a ser drenada A e a profundidade máxima permitida, hmax

4. Calcular a intensidade de chuva I, função da IDF adotada, da duração t e do tempo

de retorno

(i) Calcule A.I.t, .hmax e q.t

(ii) Calcular Ab

tqh

tIAAb

max (5.49)

5. Repita 4 e 5 para várias durações de chuva;

(i) Selecione o maior valor dentre os obtidos no passo 5.

(ii) Se a área é inaceitavelmente grande, aumente hmax ou diminua A e repita o

processo a partir do passo 3.

O sistema deverá prever o esgotamento do volume num período de 6 a 12 horas. O

tempo de esvaziamento para este fim é dado pela seguinte expressão:

q

htesv

max

(5.50)

189

Também é possível utilizar a metodologia da curva envelope para o dimensionamento destes

dispositivos (Urbonas e Sthare, 1993). Neste caso, o roteiro de cálculo é o seguinte:

1. Para determinar o volume de projeto afluente à estrutura de infiltração ou percolação,

utiliza-se a equação 5.51. Desta forma, obtém-se o volume afluente acumulado através da

multiplicação da vazão pelo tempo, para diversas durações de chuva.

A.t.

1000

I.C.3600.25,1V T

e (5.51)

Onde: Ve é o volume total escoado no tempo t para uma precipitação de T anos de retorno

(m3); C é o coeficiente de escoamento; IT é a intensidade da precipitação de T anos de

retorno (l/s/ha); t é a duração da precipitação (h); A é a área da bacia de contribuição (ha).

Para o dimensionamento pode-se considerar que apenas as áreas impermeáveis

estarão contribuindo para a estrutura, tendo um coeficiente de escoamento (C) entre 0,85 e

0,95 (URBONAS & STAHRE, 1993).

2. Estimar as dimensões iniciais da trincheira e determinar o volume da estrutura (VT)

para estas dimensões, conforme a equação 6.22.

b.h.LVT (5.52)

Onde: VT é o volume da trincheira (m3); L é o comprimento da trincheira (m); h é altura da

trincheira (m); b é a argura da trincheira (m).

3. Construir a curva de volumes acumulados de saída (Vs), com base na condutividade

hidráulica saturada e nas dimensões atuais.

t.3600.2

AkV

perc

s (5.53)

190

Onde: Vs: é o volume acumulado de saída, para diversas durações t ; k é a condutividade

hidráulica saturada; Aperc é a área de infiltração ou percolação; t é a duração da precipitação

(h).

Uma vez que os solos tendem a se tornarem gradualmente colmatados com o tempo,

reduzindo sua condutividade hidráulica disponível, é recomendado que a condutividade seja

reduzida por um fator de segurança. Recomenda-se que o valor seja reduzido por um

coeficiente de segurança 2 ou 3, de acordo com o local onde está inserida a estrutura de

percolação.

A área de percolação (Aperc) corresponde à área das paredes laterais da estrutura de

infiltração, podendo ser determinada pela equação 5.54.

)Lb(h.2Aperc (5.54)

Onde h, b e L são as características das dimensões da trincheira.

4. Identificar o ponto de máxima diferença entre as curvas de volume afluente (Ve) e

o volume de saída da trincheira (Vs). A máxima diferença corresponde ao volume (V) da

trincheira.

)VV(máxV se (5.55)

5. Considerando a porosidade do material que será usado para o preenchimento,

determinar o volume necessário para o armazenamento (Vdim).

VVdim (5.56)

Onde é a porosidade do material.

6. Comparar o volume da trincheira (VT) com o volume de dimensionamento (Vdim):

- Se VT >> Vdim reduzem-se as dimensões da trincheira e recomeçar no passo 3;

- Se VT < Vdim aumentam-se as dimensões da trincheira e recomeça-se no passo 3;

191

- Se VT Vdim fim do processo de dimensionamento.

Mesmo com todos os critérios alcançados, o solo pode não ter uma condutividade

hidráulica (k) suficiente para esvaziar a instalação, no tempo adotado, utilizando somente a

percolação. Por isso, pode ser viável a colocação de um conduto de saída que coleta a água

da bacia de percolação e descarrega esta água lentamente através de um orifício ou uma

válvula de estrangulamento.

Recomenda-se o uso deste auxílio em solos com 2 x 10-5 < k < 5 x 10-4m/s (URBONAS

& STAHRE, 1993). O conduto auxiliar de saída deve sempre ser equipado com um restritor de

fluxo, que por sua vez, é projetado para fornecer uma taxa total de saída (percolação através

do solo mais conduto auxiliar) equivalente a uma bacia tendo uma taxa de percolação de 5 x

10-4m/s.

5.4.4 Dimensionamento de bacias, valos, poços e trincheiras de infiltração

O método de dimensionamento recomendado é o de CIRIA (1996), para sistemas de

infiltração tridimensionais, válido também para valos e poços de infiltração. Esta

metodologia adota o procedimento abaixo, o qual será adaptado em um modelo de

procedimento de projeto. Os dados requeridos são os seguintes: q, coeficiente de infiltração

(m/h); A, área a ser drenada (m2); é a porosidade efetiva do material de preenchimento

(volume de vazios/volume total); I, intensidade da chuva em (m/h); d a duração (h) e Ab,

área base do sistema de infiltração (m2). Pode-se então dimensionar a profundidade

máxima do dispositivo (hmax), da seguinte maneira:

1. Corrigir o coeficiente de infiltração q, dividindo o valor achado nos testes de

campo pelo fator de segurança apropriado (Tabela ‎5.42);

2. Achar a porosidade efetiva do material de preenchimento granular, ou estimá-lo

da Tabela ‎5.40. Se a estrutura é aberta, como ocorre com as bacias e os valos de infiltração,

= 1. Caso a estrutura seja um poço de infiltração em formato cilíndrico, perfurado e

instalado em um plano de escavação (retangular ou circular), com o espaço entre o anel e o

solo sendo preenchido com pedra limpa, a porosidade efetiva tem que ser calculada por:

192

LW

rLWr

2/2//'

(5.57)

Onde: r’ é o raio das seções dos anéis; W é a largura de escavação e; L é o comprimento de

escavação.

3. (i) Fornecer a área a ser drenada (A) e a área da superfície de infiltração (Ab); (ii)

Escolha o tipo e a forma do sistema de infiltração, isto é, se a estrutura será um poço de

infiltração cilíndrico ou retangular, trincheira de infiltração, valo ou bacia de infiltração;

4. Adotando as dimensões requeridas, isto é: o raio, no caso de poço de infiltração

cilíndrico; a largura e o comprimento para o sistema retangular – parte-se para o cálculo da

área da base Ab, e o perímetro, P;

5. Determine o valore do coeficiente b:

bA

qPb

(5.58)

6. Calcular a intensidade de chuva I, a partir da equação IDF do local, para a duração

de tempo t e do tempo de retorno TR;

7. Determine o valor de a:

qP

IA

P

Aa b

(5.59)

8. Calcular hmax

1eah tb

max

(5.60)

9. Repetir os passos 6 a 8 para várias durações de chuva;

10. (i) Tomar o maior valor de hmax;

(ii) Se hmax é inaceitavelmente alta, retornar ao passo 4 e aumentar as dimensões;

193

(iii) Se hmax é ainda inaceitavelmente alta: retorne ao passo 3(i) e reduza a área

drenada a um sistema individual, ou retorne ao passo 3(ii) e escolha um tipo diferente de

sistema.

Sugere-se que a taxa de infiltração seja tal que o dispositivo esvazie pela metade em

24 horas. O tempo de esvaziamento para este fim é dado pela seguinte expressão:

P

AhP

Ah

Pq

At

b

b

b

esv

2

lnmax

max

(5.61)

Esta metodologia de dimensionamento também pode ser utilizada para trincheiras

de infiltração, conforme será apresentado no item Bacias de Percolação ou Trincheiras de

Infiltração.

5.4.5 Dimensionamento de valos de infiltração para funcionarem como canais

Para que os valos de infiltração funcionem também como canais, os dados necessários para

o dimensionamento são os seguintes (WANIELISTA apud URBONAS & STAHRE, 1993):

V: distância vertical da declividade lateral;

Hv: distância horizontal da declividade lateral mais a largura de fundo;

Sv: declividade longitudinal;

Q: vazão (m3/s);

n: coeficiente de rugosidade de Manning (consultar Tabela ‎2.5);

i: a taxa de infiltração saturada (cm/h), estimada da Tabela ‎5.41 ou medida no local;

Lv: é o comprimento necessário para infiltrar a taxa média de fluxo de projeto Q.

A expressão é a seguinte:

194

85

28

3

16

3

v8

58

3

v

v

)Z

Hv(1.in

SQV

H361,151

L

(5.62)

O valo deve ser tão plano quanto possível, e nunca com declividade (Sv) 2%. Pode-

se alcançar isto com pequenas contenções. Lateralmente, recomenda-se 4H:1V ou mais

plano (6H:1V, 8H:1V, 10H:1V, etc.) para maximizar a área de contanto com a água.

195

6 EQUIPE TÉCNICA

6.1 Equipe Chave

Nome Especialidade Cargo

Celso Queiroz Especialista em Drenagem Urbana Diretor de Projeto

Silvio de Oliveira Meteorologista 1º Consultor

Luis A. Villaça de Garcia Especialista em Recursos Hídricos Superficiais

2º Consultor

Alexandre Costa Especialista em Engenharia Hidráulica 3º Consultor

Martinho Rottmann Especialista em Geologia 4º Consultor

Fernando Bidegain Especialista em Planejamento Regional e Meio Ambiente

5º Consultor

Alexandre Cabral Especialista em Direito Administrativo 6º Consultor

Renato. B. L. Neto Especialista em Geoprocessamento e foto-interpretação

7º Consultor

Rogério Drumond Especialista em Saneamento Engenheiro Residente

6.2 Equipe de Apoio Técnico

Nome Especialidade

Daniel G. Allasia P. Especialista em Drenagem Urbana

Rutinéia Tassi Especialista em Drenagem Urbana

Juan Martin Bravo Especialista em Simulação Hidráulico-Hidrológica

Lidiane Souza Gonçalves Especialista em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental

196

7 BIBLIOGRAFIA

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prefeitura municipal de...

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