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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
APLICABILIDADE DE TÉCNICAS DE DRENAGEM DE
BAIXO IMPACTO NO CAMPUS DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DE SANTA MARIA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
DAVID LUERSEN MOREIRA
Santa Maria, RS, Brasil
2016
APLICABILIDADE DE TÉCNICAS DE DRENAGEM DE BAIXO
IMPACTO NO CAMPUS DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE
SANTA MARIA
David Luersen Moreira
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em
Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria(UFSM,RS) como
requisito parcial para a obtenção do grau de
Engenheiro Civil
Orientadora: Profª. Drª. Rutinéia Tassi
Santa Maria, RS, Brasil
2016
Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova o Trabalho de Conclusão de Curso
APLICABILIDADE DE TÉCNICAS DE DRENAGEM DE BAIXO
IMPACTO NO CAMPUS DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA
MARIA
elaborado por
David Luersen Moreira
Como requisito parcial para obtenção do grau de
Engenheiro Civil
COMISSÃO EXAMINADORA
______________________
Rutinéia Tassi, Drª
(Presidenta/Orientadora)
______________________
Francisco Lorenzini Neto, Msc. (UFSM)
______________________
Jean Ricardo Favaretto, Msc. (UFSM)
Santa Maria, 13 de dezembro de 2016
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente à minha mãe Suzan, a quem eu simplesmente devo tudo que sou.
À minha irmã Natália, por ser a referência do que procuro ser como pessoa.
Á minha família, pelo apoio incondicional em todos os momentos.
À Prof. Drᵃ. Rutinéia Tassi, por toda orientação, atenção e paciência durante um período
que se estende muito além do tempo de realização deste trabalho, fazendo meus sinceros
agradecimentos parecerem pequenos frente a toda ajuda prestada.
A todos meus amigos, irmãos e irmãs que a vida me deu. Em especial aos amigos Felipe
Gravina, Guilherme Quevedo, João Eduardo Azevedo e Raul Todeschini que foram técnica e
motivacionalmente indispensáveis para a realização deste trabalho.
À UFSM e a todo corpo de professores, por terem sido fundamentais na minha formação
profissional.
Finalmente, agradeço a todos que participaram de alguma da minha trajetória durante a
graduação. Namastê!
EPÍGRAFE
“Todo o mundo é um bolo de aniversário,
você pode pegar um pedaço,
mas não muito.”
George Harrison
RESUMO
APLICABILIDADE DE TÉCNICAS DE DRENAGEM DE BAIXO IMPACTO NO
CAMPUS DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
AUTOR: David Luersen Moreira
ORIENTADORA: Rutinéia Tassi
A urbanização é um processo que resulta em uma grande alteração no ciclo hidrológico natural por
implicar em mudanças como a impermeabilização do terreno e afetar processos naturais da água
como a evaporação, precipitação, infiltração e evapotranspiração das plantas. Estas alterações
causam o aumento dos picos e vazões de escoamento, efeitos que são contornados através do uso
de dispositivos de drenagem que visam minimizar os efeitos da água no ambiente urbano, evitando
problemas locais. Entretanto, tal drenagem é convencionalmente feita a partir de métodos que
propõem apenas a remoção da água rapidamente, causando problemas a jusante como inundações
e a contaminação dos corpos hídricos receptores. Assim, foram desenvolvidos métodos alternativos
de drenagem que fazem uso de diferentes conjuntos de técnicas que promovem um comportamento
do escoamento mais próximo ao natural, tratando a água mais como um recurso do que como um
problema a ser resolvido. Dentro destes conjuntos está o Desenvolvimento Urbano de Baixo
Impacto – LID. Dentro deste contexto, este trabalho compara através do modelo SWMM os
volumes de escoamento gerados no campus sede da Universidade Federal de Santa Maria - UFSM
atualmente, fazendo uso das técnicas convencionais de drenagem, com um cenário idealizado onde
estão sendo utilizadas as técnicas de drenagem de baixo impacto – LID. Foram utilizadas as
técnicas de pavimentos permeáveis, trincheiras de infiltração, células de biorretenção e cisternas.
Atestou-se de modo geral a efetividade das técnicas de LID na redução do volume de escoamento
superficial gerado. Destaca-se o desempenho dos pavimentos permeáveis e trincheiras de
infiltração, e salienta-se o baixo desempenho das células de biorretenção e cisternas nesta
configuração.
Palavras-chave: LID. SWMM. Escoamento Superficial.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Coeficientes de extravasamento dos pavimentos permeáveis, células de biorretenção e
trincheiras de infiltração nas sub-bacias..........................................................................................50
Tabela 2 – Volumes totais de escoamento na bacia diferentes para condições de umidade
antecedente.....................................................................................................................................55
Tabela 3 – Coeficientes de extravasamento das células de biorretenção com área total equivalente
a 4% da área total a ser drenada.......................................................................................................59
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Hidrograma resultante da urbanização...........................................................................14
Figura 2 –Célula de biorretenção em São Francisco, Califórnia.....................................................22
Figura 3 – Estrutura de uma célula de biorretenção........................................................................23
Figura 4 –Trincheira de infiltração em San Diego, Califórnia........................................................24
Figura 5 – Estrutura de uma trincheira de infiltração......................................................................25
Figura 6 – Exemplo de pavimentos permeáveis no Reino Unido...................................................26
Figura 7 – Cisterna em um shopping do estado de Michigan, Estados Unidos................................28
Figura 8 –Contorno da área do campus sede da UFSM em março de 2016......................................30
Figura 9 – Hietograma de uma chuva de projeto com duração de 2 horas........................................32
Figura 10 – Mapa de Grupos hidrológicos do Solo nas imediações da UFSM...............................34
Figura 11 – Representação das Sub-bacias 1,5 e 6...........................................................................40
Figura 12 – Representação das Sub-bacias 2, 3 e 4..........................................................................41
Figura 13 – Representação das Sub-bacias 7, 8, 9, 10 e 11.............................................................41
Figura 14 – Representação das Sub-bacias 12, 13, 14 e 15.............................................................42
Figura 15 – Representação das Sub-bacias 16, 17, 18 e 19............................................................42
Figura 16 – Representação da Sub-bacia 11 com aplicação das técnicas LID................................44
Figura 17 – Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 2 horas e TR – 2
anos.................................................................................................................................................46
Figura 18 – Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 2 horas e TR – 5
anos.................................................................................................................................................46
Figura 19 – Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 2 horas e TR – 10
anos.................................................................................................................................................47
Figura 20 – Gráfico dos volumes de escoamento gerados na bacia com chuvas de projeto com
duração de 2 horas...........................................................................................................................48
Figura 21 – Gráfico com as amplitudes do Coeficiente de Escoamento das Sub-bacias com chuvas
de projeto com duração de 2 horas..................................................................................................49
Figura 22 – Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 24 horas e TR – 2
anos.................................................................................................................................................51
Figura 23 - Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 24 horas e TR – 5
anos.................................................................................................................................................52
Figura 24 - Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 24 horas e TR – 10
anos.................................................................................................................................................52
Figura 25 – Gráfico dos volumes de escoamento acumulados da bacia para uma chuva de projeto
com duração de 24 horas.................................................................................................................53
Figura 26 – Hidrograma da bacia com diferentes AMC de uma chuva com tempo de duração de 2
horas e TR de 2 anos........................................................................................................................56
Figura 27 – Hidrograma da bacia com diferentes AMC de uma chuva com tempo de duração de 2
horas e TR de 5 anos........................................................................................................................56
Figura 28 – Hidrograma da bacia com diferentes AMC de uma chuva com tempo de duração de 2
horas e TR de 10 anos......................................................................................................................57
Figura 29 – Volumes de escoamento acumulado de toda a área de estudo para diferentes
configurações das células de biorretenção.......................................................................................60
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 11
2 OBJETIVOS ......................................................................................................................... 13
2.1 OBJETIVO GERAL ....................................................................................................... 13
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................................... 13
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................ 14
3.1 EFEITOS HIDROLÓGICOS DO CRESCIMENTO URBANO E DA URBANIZAÇÃO
14
3.2 SISTEMAS DE DRENAGEM ....................................................................................... 16
3.2.1 Drenagem convencional: conceito Sanitário – Higienista .................................. 16
3.2.2 Drenagem alternativa, seguindo um enfoque Ambiental .................................. 17
3.2.3 Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto – LID ............................................ 18
3.3 SOFTWARE DE MODELAGEM COMPUTACIONAL SWMM ................................ 19
3.4 TÉCNICAS DE LID UTILIZADAS NESTE ESTUDO ................................................ 21
3.4.1 Células de Biorretenção ........................................................................................ 22
3.4.2 Trincheiras de Infiltração ..................................................................................... 24
3.4.3 Pavimentos Permeáveis ......................................................................................... 25
3.4.4 Barris de chuva e cisternas ................................................................................... 27
4 METODOLOGIA ................................................................................................................ 29
4.1 LOCAL DE ESTUDO .................................................................................................... 29
4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS SUB-BACIAS UTILIZADAS NO SWMM ..................... 30
4.2.1 Características físicas gerais das sub-bacias ....................................................... 31
4.2.2 Chuvas de Projeto .................................................................................................. 31
4.2.3 Método de Infiltração – SCS Curve Number (CN) - USDA .............................. 32
4.2.4 Escoamento e Armazenamento em depressões ................................................... 35
4.2.5 Caracterização das técnicas de LID ..................................................................... 35
4.2.5.1 Camada de Superfície .......................................................................................... 36
4.2.5.2 Camada de Solo ................................................................................................... 37
4.2.5.3 Camada de Armazenamento ................................................................................ 37
4.2.5.4 Camada de Pavimento ......................................................................................... 38
4.3 CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO ..................................................................................... 38
5 RESULTADOS ..................................................................................................................... 40
5.1 DIVISÃO DA ÁREA EM SUB-BACIAS ...................................................................... 40
5.2 CONFIGURAÇÃO DAS TÉCNICAS DE LID DENTRO DAS SUB-BACIAS .......... 43
5.3 RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES ........................................................................... 45
5.3.1 Chuva de projeto com duração de 2 horas (TR 2, 5 e 10 anos) ......................... 45
5.3.2 Chuva de projeto com duração de 24 horas (TR 2, 5 e 10 anos) ....................... 50
5.3.3 Influência da condição de umidade antecedente do solo (AMC) ...................... 54
5.3.4 Eficiência dos dispositivos de LID ........................................................................ 57
6 CONCLUSÕES .................................................................................................................... 61
7 RECOMENDAÇÕES .......................................................................................................... 63
REFERÊNCIAS .......................................................................................................................... 64
APÊNDICES ................................................................................................................................ 67
11
1 INTRODUÇÃO
As mudanças sociais e econômicas vividas pelo Brasil no último século resultaram em
inúmeras mudanças no modo de viver da população. Muitas destas mudanças foram ocasionadas
pela intensificação do processo de industrialização vivido pelo país na década de 1950. Tal
processo gerou um aumento significativo da parcela da população residindo nas áreas urbanas
devido à necessidade de mão de obra no setor industrial. Atualmente, estima-se que mais de 80%
da população brasileira resida nos centros urbanos (IBGE, 2010).
A formação destes centros urbanos foi incitada por um processo chamado urbanização, que
pode ser definido como o conjunto de técnicas e de obras que permitem dotar uma cidade, ou área
de uma cidade, de condições de infraestrutura, planejamento, organização administrativa e
embelezamento conformes aos princípios do urbanismo.
A urbanização resulta em um processo de impermeabilização do terreno, causado pela
substituição de áreas que previamente estavam ocupadas pela vegetação natural por estruturas
diversas que são componentes da estrutura urbana, como ruas, calçadas e edificações. A presença
destas estruturas altera o ciclo hidrológico natural que mantém seu balanço através dos processos
de evaporação, precipitação, infiltração e a evapotranspiração das plantas (CIRIA, 2015).
Qualquer alteração do ciclo hidrológico natural traz consigo consequências, como, por
exemplo, o aumento dos picos e vazões de escoamento em locais onde ocorre a impermeabilização
da sua superfície (NETO, 2010). Atualmente vivemos em um cenário de constante ampliação das
áreas urbanas, onde estima-se que a taxa de aumento das áreas impermeáveis no mundo tenha
excedido o crescimento populacional em 500% nos últimos 40 anos (UACDC, 2010). Esta
combinação entre a rapidez de ampliação das áreas urbanas e seus efeitos no ciclo hidrológico pode
ocasionar efeitos desastrosos de grande escala.
Historicamente, as mudanças no balanço hidrológico em centros urbanos são contornadas
com a construção de sistemas de drenagem que conduzem a água para fora das áreas de maior
interesse social e econômico, as regiões urbanizadas, com a maior rapidez possível (CIRIA, 2015).
Entretanto, tais medidas convencionais são apenas mitigadoras pelo fato de não solucionarem
efetivamente o problema, mas sim, o transferirem para regiões a jusante, de tal forma que possam
causar inundações e a contaminação dos corpos hídricos receptores (TUCCI, 1995).
12
Estes fatores foram determinantes para expor a necessidade de novas alternativas no âmbito
da drenagem urbana. Desta forma, foram desenvolvidas técnicas que procuram simular as
condições hidrológicas de pré-desenvolvimento das áreas urbanas, ampliando seus espaços verdes
e reduzindo suas áreas impermeáveis, constituindo assim um conceito de drenagem sustentável.
Esta evolução conceitual na drenagem urbana começou a ocorrer no mundo mais
efetivamente nas décadas de 1980 e 1990 (FLETCHER et al., 2014). Entretanto, no Brasil ainda
vivemos um cenário onde a implantação de qualquer conceito de drenagem torna-se difícil por
existirem fatores como a urbanização acelerada e desordenada, criação de um mosaico de
ocupações (favelas desassistidas vizinhas a bairros equipados) e nível de educação ambiental
deficiente (arroios e bocas-de-lobo vistos por grande parte da população como locais de destino de
dejetos de lixo) (SILVEIRA, 2002).
Tem-se, portanto, a necessidade de meios que ressaltem a importância de serem implantadas
as novas técnicas de drenagem, para o entendimento e conscientização da população como um
todo. Dentro deste contexto, este trabalho visa verificar a efetividade destas novas alternativas de
drenagem em escala regional, sendo as mesmas aplicadas primeiramente em um cenário hipotético
no campus sede da UFSM, para serem melhor compreendidas e aceitas. Após isto, espera-se que
este trabalho possa servir de incentivo para que a aplicação destas técnicas possa ser difundida para
nossas casas e cidades.
13
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Comparar os volumes de escoamento superficial atualmente gerados no campus sede da
Universidade Federal de Santa Maria - UFSM com os volumes gerados em um cenário idealizado
que conta com a utilização de técnicas de Desenvolvimento de Baixo Impacto – LID, por meio de
modelagem matemática com o modelo SWMM.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a) analisar os efeitos das diferentes técnicas de LID em relação à redução do volume de
escoamento gerado;
b) avaliar a viabilidade técnica e construtiva das técnicas de LID a serem utilizadas na
UFSM;
c) aproximar ao máximo as características hidrológicas atuais do campus às de pré-
desenvolvimento;
d) analisar a capacidade do SWMM de representar as soluções propostas.
14
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 EFEITOS HIDROLÓGICOS DO CRESCIMENTO URBANO E DA URBANIZAÇÃO
É sabido que diferentes ocupações do solo acarretam em alterações significativas no
comportamento das bacias hidrográficas. Segundo Leopold (1968), existem quatro efeitos
independentes, porém interrelacionados originários da mudança na ocupação do solo em uma bacia
hidrográfica, sendo eles: mudanças nos picos e vazões de escoamento, na qualidade da água e na
chamada amenidade hidrológica, que é definida como a aparência ou a impressão que um corpo
hídrico passa para o observador. Invariavelmente, destaca-se que dentre todos os tipos de ocupação
do solo o de efeitos mais prejudiciais ao ambiente é a urbanização (LEOPOLD, 1968). A Figura 1
mostra os hidrogramas hipotéticos de uma bacia hidrológica nas situações urbanizada e não
urbanizada.
Figura 1 – Hidrograma resultante da urbanização
Fonte: (TUCCI, 1995)
Inicialmente, no processo de implantação de um aglomerado urbano já ocorrem alterações
hidrológicas em razão da remoção da vegetação natural, que proporciona a interceptação e a
evapotranspiração da água, além de deixar o escoamento superficial lento por impor barreiras
naturais ao fluxo do mesmo. Sequencialmente, tem-se a exposição do solo natural, deixando-o
sujeito a processos erosivos (NETO, 2010). Posteriormente, a construção de edificações e redes
viárias resulta no aumento da parcela impermeável da bacia, causando um aumento nos picos e
vazões de escoamento, pelo fato de a água que anteriormente estaria infiltrando no solo natural
seguindo os processos naturais do ciclo hidrológico, estar agora sendo conduzida através de canais
15
artificiais de drenagem (TUCCI, 1995). Destaca-se também que, segundo Neto (2010), a redução
na infiltração da água aliada ao aumento de águas servidas resulta numa diminuição da recarga
subterrânea, restringindo as vazões básicas dos cursos receptores das águas pluviais, o que pode
comprometer a qualidade das mesmas.
Tem-se também como fruto do crescimento urbano a possível incidência de inundações, de
severas consequências econômicas e sociais. Segundo Tucci (1995), estas inundações são
decorrentes de dois processos que ocorrem isoladamente ou de forma integrada, sendo eles: a
urbanização e as inundações de áreas ribeirinhas. A causa básica das inundações ocasionadas pela
urbanização é o sobrecarregamento dos dispositivos básicos de drenagem, resultado da forma como
ocorre a ocupação das cidades, que se dá geralmente de jusante para montante, devido às condições
do relevo. Desta forma, caso não exista um planejamento e uma regulamentação prévia do
crescimento urbano, as áreas mais antigas, a jusante, estarão passíveis de serem inundadas devido
ao aumento da geração de escoamento nas áreas a montante. Já nas áreas ribeirinhas as inundações
são caracterizadas como um processo natural, porém o assoreamento dos corpos hídricos
ocasionado pelo aumento de detritos e sedimentos transportados pelo sistema pluvial de drenagem
torna estas mais frequentes, de tal forma que um planejamento prévio para ocupação destas áreas
também é indispensável para evitar prejuízos (TUCCI, 1995).
Outro fator acarretado pela urbanização é a deterioração da qualidade da água dos corpos
hídricos receptores devido à lavagem das ruas, transporte de material sólido e as ligações
clandestinas de esgoto cloacal e pluvial (TUCCI, 1997). Dentro deste contexto, ressalta-se que,
segundo Campbell e Ogden (1999), em muitos casos a primeira descarga da água da chuva em um
ambiente urbano possui um nível de contaminação muito maior do que o presente no esgoto
cloacal, caso recorrente de grandes centros urbanos.
De forma geral identifica-se que todos os efeitos decorrentes das alterações hidrológicas
nos centros urbanos podem ser atenuados ou contornados através de um devido planejamento e
regulamentação (TUCCI, 1995). No entanto, Villanueva et al. (2011) relatam que atualmente no
Brasil muito do trabalho de drenagem urbana está orientado a solucionar problemas em áreas que
já estão total ou parcialmente urbanizadas, limitando muito o leque de medidas disponíveis, seja
por questões físicas (onde não há espaço para medidas que proporcionem a infiltração ou o
armazenamento da água), legais (onde o direito adquirido impede de modificar o já existente) ou
sociais (onde os moradores não gostam de algumas soluções propostas). Tucci (1995) reforça a
16
gravidade do problema relatando que a falta de planejamento e regulamentação é sentida em
praticamente todas as cidades de médio a grande porte do Brasil.
3.2 SISTEMAS DE DRENAGEM
3.2.1 Drenagem convencional: conceito Sanitário – Higienista
Devido ao crescimento das cidades, aliado à evolução nas áreas médicas referentes a
microbiologia e epidemiologia no século XIX, constatou-se que a água pluvial tem atuação como
transmissora de doenças (SOUZA; CRUZ; TUCCI, 2012). Com o intuito de evitar a proliferação
destas doenças na população a concepção das relações entre águas urbanas e urbanismo teve de ser
revista. Nasceu então a ideia de livrar-se da água nas cidades, seja ela de origem cloacal ou pluvial,
da forma mais rápida possível, levando ao desenvolvimento do conceito sanitário - higienista de
drenagem (TUCCI, 2008).
Segundo Silveira (2002) o conceito de drenagem sanitário – higienista pode ser resumido
pelo princípio de que toda água circulante deve ir rapidamente para o esgoto, evitando
insalubridades e desconfortos, nas casas e nas ruas. Contudo, Baptista et al. (2005) destacam que
por meio desta abordagem ocorre a transferência do problema para áreas a jusante, resultando em
novas obras de ampliação do sistema com custos incrementais crescentes. Também dá ênfase ao
fato desse conceito dar uma falsa sensação de segurança na população com respeito às inundações,
culminando em grandes prejuízos à sociedade, além da limitação de outros usos presentes ou
futuros da água no meio urbano.
Tucci e Orsini (2005) afirmam que os sistemas sanitários-higienistas de drenagem estão
presentes em boa parte das municipalidades brasileiras. Entretanto, a exemplo de outros países em
desenvolvimento, há um agravante de o conceito ser erroneamente aplicado, seja pela falta de
recursos, mau dimensionamento, má execução ou por manutenção deficiente (SILVEIRA, 2002).
Finalmente, Silveira (2002) ressalta que o conceito sanitário-higienista está muito enraizado
na nossa sociedade, tornando-se quase um senso comum. Porém deve ser referido como antigo,
para enfatizar o seu caráter ultrapassado.
17
3.2.2 Drenagem alternativa, seguindo um enfoque Ambiental
O sistema de drenagem alternativo preocupa-se com a recuperação e manutenção de
ambientes saudáveis interna e externamente à área urbana, ao invés de só procurar sanear o interior
da cidade, segundo preceitos meramente sanitaristas (SILVEIRA, 1999). Ambos conceitos,
convencional e alternativo têm, portanto, como objetivo principal o benefício à saúde das
comunidades; o conceito alternativo, no entanto, apresenta uma extensão ao meio ambiente.
Segundo Tucci e Genz (1995) a drenagem moderna deve seguir os seguintes princípios:
não transferir impactos para jusante;
não ampliar cheias naturais;
propor medidas de controle para o conjunto da bacia;
legislação e Planos de Drenagem para controle e orientação;
constante atualização de planejamento por estudo de horizontes de expansão;
controle permanente do uso do solo e áreas de risco;
competência técnico-administrativa dos órgãos públicos gestores;
educação ambiental qualificada para o poder público, população e meio técnico.
Dentro deste contexto vieram sendo estudadas e desenvolvidas técnicas capazes de captar,
armazenar e utilizar a água da chuva dentro da bacia hidrológica ao invés de construir grandes
estruturas de drenagem (BURIAN; EDWARDS, 2002). Em virtude disso, houve o surgimento de
diversos conjuntos de técnicas como as Melhores Práticas de Gestão (Best Management Practices
– BMPs), Sistemas de Drenagem Sustentável (Sustainable Drainage Systems – SuDS),
Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto (Low Impact Development – LID), entre outros.
Tais conjuntos de técnicas visam aplicar os conceitos da drenagem alternativa, porém se
desenvolveram sob características e em regiões distintas apresentando, portanto, certas diferenças
que se devem à sua abordagem. Fletcher et al. (2014) ressaltam que é sempre importante ser
explícito ao exemplificar o conjunto a ser utilizado, porque caso contrário até mesmo as técnicas
particulares (muitas vezes comuns aos diferentes grupos) correm o risco de serem aplicadas sem
estar claramente relacionadas aos objetivos ambientais, econômicos e sociais que elas visam
18
satisfazer. Neste trabalho tem-se a utilização de tais técnicas sob a ideologia do Desenvolvimento
Urbano de Baixo Impacto - LID.
3.2.3 Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto – LID
Segundo a agência americana de proteção ambiental (US EPA, 2015) o termo
Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto (Low Impact Development – LID) se refere à sistemas
e práticas que utilizam ou simulam processos naturais que resultam em infiltração,
evapotranspiração ou utilizam a água da chuva para preservar a qualidade da água e seus ambientes
aquáticos associados.
Por utilizar conjuntamente uma gama de processos naturais, o LID surgiu como uma
alternativa aos processos convencionais de drenagem, incluindo as Melhores Práticas de Gestão
(BMP – Best Management Practices), utilizadas comumente para somente diminuir os efeitos do
escoamento superficial (CITY OF SAN DIEGO STORM WATER DIVISION, 2011). UACDC
(2010) reforça este ponto dizendo que as BMPs são focadas mais em engenharia do que
propriamente em planejamento.
Em escala regional e local a utilização do LID visa preservar, restaurar e criar espaços
verdes com a utilização do solo, vegetação e mecanismos de reaproveitamento de água. O LID é
uma abordagem para o desenvolvimento urbano que faz uso de aspectos naturais para gerenciar a
água da chuva o mais próximo possível da sua fonte (CITY OF SAN DIEGO STORM WATER
DIVISION, 2011). Essa metodologia também emprega princípios tais como a preservação e a
recriação de paisagens naturais, minimizando assim a impermeabilidade da área e criando sistemas
de drenagem que tratam a água da chuva muito mais como recurso do que como um problema a
ser resolvido (US EPA, 2015).
Para implementar os princípios do LID existem muitas práticas que vem sendo utilizadas, tais como
células de bioretenção, jardins de chuva, telhados verdes, sistemas de reaproveitamento de água da
chuva e pavimentos permeáveis. Em efeito da implementação dos princípios e práticas de LID a
água pode ser tratada de uma forma que reduza o impacto de áreas construídas e promova o
comportamento natural da água dentro de um ecossistema ou bacia hidrográfica. Tais técnicas
oferecem uma grande versatilidade na parte de projeto, podendo ser incorporadas em novas áreas
urbanas, em áreas urbanas já existentes e em redes viárias com relativa facilidade (CITY OF SAN
19
DIEGO STORM WATER DIVISION, 2011). US EPA (2015) cita ainda que em maior escala a
utilização de LID pode até mesmo manter ou restaurar as funções hidrológicas naturais de uma
bacia ou de um ecossistema. Aplicações de LID são encontradas em muitas regiões da América do
Norte e Europa, sendo capazes de atender aos critérios estabelecidos em certificações ambientais
para edificações quando devidamente empregadas (SOUZA; CRUZ; TUCCI, 2012).
3.3 SOFTWARE DE MODELAGEM COMPUTACIONAL SWMM
Segundo US EPA (2015), o EPA Storm Water Management Model (SWMM) é um modelo
dinâmico de simulação de chuva-escoamento utilizado para simular e mensurar a quantidade e a
qualidade do escoamento superficial, principalmente, de áreas urbanas. Tais simulações podem ser
feitas de forma contínua ou para um evento único.
O componente do SWMM relacionado ao escoamento opera sob um esquema de sub-bacias
que recebem precipitação gerando escoamento superficial e acúmulo de poluentes. A porção de
transporte do SWMM é responsável por transportar esse escoamento por um sistema de dutos,
canais, dispositivos de armazenamento e tratamento, bombas e reguladores. No SWMM o
acompanhamento da quantidade e da qualidade do escoamento gerado é feito dentro de cada sub-
bacia. Este processo é realizado durante o período de simulação, que é composto de múltiplos
intervalos de tempo.
O SWMM possui a capacidade de simular diferentes processos hidrológicos que
contribuem para a geração de escoamento nas áreas urbanas, como a infiltração da água em
camadas não saturadas de solo, percolação da água infiltrada para camadas de águas subterrâneas
e a captura e a retenção da chuva e do escoamento superficial através de diferentes práticas de LID.
A variabilidade espacial destes diferentes processos hidrológicos é obtida subdividindo a área de
estudo em sub-bacias homogêneas e menores, cada qual possuindo suas características particulares
de declividade, distância do ponto mais distante onde exista escoamento até o exutório, parcela de
impermeabilização do terreno, valores de rugosidade de Manning, quantidade de armazenamento
de água nas depressões e características do solo a partir da metodologia de infiltração escolhida
pelo usuário. Além disso, o modelo também é capaz de encaminhar o escoamento superficial
através do sistema de drenagem e estimar a produção de poluentes associada ao mesmo.
20
Dentro do SWMM as técnicas de LID são representadas como uma combinação de camadas
verticais cujas características são definidas por unidade de área. Isso possibilita práticas de LID
com um mesmo dimensionamento, mas com áreas diferentes, serem aplicadas facilmente dentro
de diferentes sub-bacias. Durante uma simulação é feito um balanço entre as camadas e é medida
a quantidade de água que fica armazenada ou infiltra em cada uma delas. Os controladores de LID
são considerados como propriedades de uma dada sub-bacia, tais como são considerados o pacote
de neve e os aquíferos dentro do modelo. O SWMM pode modelar oito tipos diferentes de técnicas
de LID, apresentadas a seguir:
Células de Biorrentenção: são depressões que contém vegetação cultivada em uma
mistura dimensionada de solo posicionada sobre uma camada drenante de material
britado. Elas proporcionam armazenamento, infiltração e evaporação para água da
chuva como também para o escoamento superficial advindo das áreas vizinhas.
Jardins de Chuva: são um tipo de célula de biorretenção que consiste somente de
uma mistura dimensionada de solo sem possuir uma camada drenante de material
britado.
Telhados Verdes: são outra variação de uma célula de biorretenção que possui uma
camada de solo posicionada sobre um material especial de drenagem que direciona
o excesso de água da chuva percolada para fora do telhado.
Trincheiras de infiltração: são estreitas valas preenchidas com material britado que
interceptam o escoamento superficial de áreas impermeáveis de cota superior. Tais
mecanismos proporcionam volume de armazenamento e um tempo adicional para o
escoamento superficial capturado percolar no solo natural.
Pavimentos Permeáveis: são áreas escavadas preenchidas com material britado e
pavimentadas com concreto poroso ou uma mistura asfáltica. Normalmente toda
água da chuva passa imediatamente através do pavimento para a camada drenante
de material britado onde esta pode infiltrar sob taxas naturais para o solo adjacente.
Também pode ser constituída de um sistema de blocos intertravados que consiste
de blocos impermeáveis assentados em uma camada de material britado ou areia
posicionada sobre uma camada drenante de cascalho. Nesta última configuração a
21
água da chuva é capturada pelos espaços entre os blocos e direcionada para a
camada drenante inferior.
Barris de chuva ou Cisternas: são recipientes que coletam o escoamento superficial
advindo do telhado durante eventos de chuva. Esta água pode tanto ser liberada
quanto utilizada durante períodos não chuvosos.
Desconexão das Calhas do Telhado: é uma configuração que faz com que o
escoamento superficial advindo do telhado seja despejado em áreas permeáveis ou
gramadas ao invés de no sistema de coleta pluvial.
Valos de infiltração: são canais ou depressões com taludes cobertos com grama ou
outra vegetação qualquer. Eles retardam o escoamento e proporcionam mais tempo
para que o escoamento no solo natural.
O software permite que células de biorretenção, trincheiras de infiltração e pavimentos
permeáveis possuam um sistema de drenagem opcional na sua camada drenante de material britado
para direcionar o excesso de escoamento superficial capturado para fora da sub-bacia, evitando
assim a inundação do controlador. Além disso, podem possuir uma superfície impermeável que
impossibilita qualquer infiltração para o solo adjacente. Trincheiras de infiltração, pavimentos
permeáveis e células de biorretenção podem também ser sujeitos a uma diminuição da
condutividade hidráulica devido à colmatação (US EPA, 2015).
3.4 TÉCNICAS DE LID UTILIZADAS NESTE ESTUDO
Esta seção destina-se a explicar de forma mais detalhada e esquematizada as técnicas de
LID que serão efetivamente empregadas na modelagem neste trabalho, visto que todas as técnicas
disponíveis foram descritas na seção anterior. Dados próprios do dimensionamento utilizado no
modelo, como características e espessuras de cada camada das diferentes técnicas utilizadas, serão
discutidos na seção referente à Metodologia.
22
3.4.1 Células de Biorretenção
Como citado anteriormente na seção 3.3 as células de biorretenção são depressões rasas e
cultivadas, efetivas na redução da taxa e volume do escoamento superficial através dos processos
de armazenamento, evaporação e infiltração. Além dessas características, elas também podem
contribuir com um aumento na biodiversidade local, promover um refrescamento do microclima
local através da evapotranspiração de seus componentes vegetais e atuar como sistemas naturais
de bela aparência, autônomos no que se deve a fertilização e irrigação (CIRIA, 2015).
Figura 2 –Célula de biorretenção em São Francisco, Califórnia
Fonte: City & County of San Francisco, 2015.
Tais técnicas são usualmente utilizadas para armazenar e tratar a água da chuva resultante
de eventos chuvosos mais frequentes em pequenas áreas de contribuição (CITY OF SAN DIEGO
STORM WATER DIVISION, 2011). Onde eventos com maior tempo de retorno são direcionados
para o sistema é necessário considerar o uso de outros sistemas de controle de cheias
conjuntamente, ou então direcionar o volume de água diretamente para os canais regulares de
drenagem a jusante. Segundo Ciria (2015), os sistemas não vão funcionar apropriadamente caso
tenham que drenar grandes áreas de contribuição que desaguam dentro do sistema em um único
ponto sem o controle de vazão.
23
Recomenda-se que a dimensão máxima de uma célula de biorretenção seja de 800 m², com
uma largura máxima de 40 m e que possua de 2% a 4% do tamanho da área impermeável a ser
drenada para ela, para evitar a distribuição desigual de água no sistema (CIRIA, 2015). Na prática
o valor de 800 m² é dito como irreal, visto que a maioria dos projetos executados no mundo
possuem áreas muito inferiores a esta e são integradas ao relevo natural como pequenos recursos
locais. Desta forma, utilizam-se esses valores de área e largura como limitantes do
dimensionamento deste tipo de técnica no presente trabalho. Além disso, Davis (2008) recomenda
que a área máxima a ser drenada para uma célula de biorretenção seja de no máximo 8000 m².
Outro ponto determinante do dimensionamento de células de biorretenção é a questão do
seu posicionamento no espaço. Sua distância ao nível do lençol freático não deve ser inferior a 1
m, caso seja permitida a infiltração através da sua camada drenante (CIRIA, 2015). Da mesma
forma, as células de biorretenção devem ser posicionadas a pelo menos 3 m de construções
existentes para evitar a percolação de água nas fundações (UACDC, 2010).
Na Figura 3 estão representadas as camadas componentes do sistema de uma célula de
biorretenção genérica:
Figura 3 – Estrutura de uma célula de biorretenção
Fonte: CRIA Arquitetura, 2012.
24
3.4.2 Trincheiras de Infiltração
Como descritas anteriormente, as trincheiras de infiltração servem predominantemente
como armazenadoras da água captada, reduzindo sua energia de escoamento e proporcionando
mais tempo para que ocorra a infiltração no solo natural (CITY OF SAN DIEGO STORM WATER
DIVISION, 2011). Podem estar cobertas, descobertas ou com um revestimento permeável, de
modo que se adeque melhor ao ambiente urbano. São dispositivos lineares e devem idealmente
receber o escoamento lateralmente das áreas impermeáveis, porém fluxos pontuais ainda são
aceitáveis (SUSDRAIN, 2012).
Ao contrário de inúmeras técnicas de LID, as trincheiras de infiltração são geralmente
dimensionadas para comportar volumes de chuva de altos períodos de recorrência, estes variando
de 30 até 100 anos (CIRIA, 2015). São dispositivos ideais para serem utilizados em canteiros
centrais e laterais de rodovias, assim como em áreas confinadas que não ofereçam muito espaço,
como exemplificado na Figura 4. Não há um limitante para os valores de área, porém recomenda-
se utilizar valores entre 0,6 m até 2,4 m para sua largura, atendendo parâmetros de viabilidade
construtiva (UACDC, 2010).
Figura 4 –Trincheira de Infiltração em San Diego, Califórnia
Fonte: (CITY OF SAN DIEGO STORM WATER DIVISION, 2011)
25
É de entendimento geral que a atuação das trincheiras de infiltração deve ser feita em
conjunto com dispositivos filtrantes, como por exemplo faixas gramadas, para potencializar sua
efetividade devido ao fato de limitar o volume de detritos que entram no sistema, diminuindo assim
os riscos de colmatação do mesmo (SEMCOG, 2008). Também salienta-se que fluxos com alta
carga de poluentes não devem chegar até a trincheira, devido a sua incapacidade de tratar o efluente
por meio da infiltração no solo, podendo resultar em contaminação das águas subterrâneas
(SILVEIRA, 2002).
Figura 5 – Estrutura de uma trincheira de infiltração
Fonte: Adaptado de Silveira (2002 apud SCHUELER, 1987).
3.4.3 Pavimentos Permeáveis
Com base na descrição da seção 3.3, verifica-se que os pavimentos permeáveis constituem um
terreno que permite o tráfego de pedestres e veículos ao mesmo tempo que permite a infiltração da
água na sua superfície e nas suas camadas estruturais. Estes sistemas agem normalmente no
controle de pico e volume do escoamento superficial, no controle da poluição difusa e, quando
26
permitem a infiltração da água no solo, promovem a recarga das águas subterrâneas (SILVEIRA,
2002).
Suas principais aplicações encontram-se no uso em estacionamentos, vias particulares,
rodovias com baixo volume de tráfego e calçadas. Entretanto, CIRIA (2015) ressalta que alguns
tipos específicos de pavimento podem até mesmo ser empregados em portos, áreas multiesportivas
e playgrounds. No entanto, locais onde materiais tóxicos ou com alta carga poluente forem
carregados, descarregados ou estocados sua utilização não é permitida (CITY OF SAN DIEGO
STORM WATER DIVISION, 2011). A Figura 6 apresenta alguns exemplos de pavimentos
permeáveis modulares.
Figura 6 – Exemplo de pavimentos permeáveis no Reino Unido
Fonte: (CIRIA, 2015)
Os pavimentos permeáveis devem ser dimensionados de modo que a taxa de infiltração da
sua superfície exceda significantemente a intensidade da chuva de projeto para evitar alagamentos.
Porém este fator não é um limitante para seu uso, alagamentos causados por eventos extremos
devem ser levados em conta no projeto, assim como a profundidade da lâmina de água permitida
27
em superfície e o tempo apropriado para ela permanecer na mesma (CIRIA, 2015). A Divisão de
Águas Pluviais da cidade de San Diego (2011) alerta que medidas para evitar o acúmulo de
sedimentos nos pavimentos permeáveis devem ser tomadas para evitar a colmatação dos poros, o
que resulta na perda de funcionalidade do mesmo. Este fator é de tal importância que CIRIA (2015)
recomenda um fator de segurança 10 para os valores de infiltração superficial.
Outro fator construtivo importante é a necessidade de serem instalados drenos em sua
camada de armazenamento em caso de solos naturais com baixa permeabilidade. Outra medida a
ser tomada neste caso é a impermeabilização total do dispositivo, também utilizada em casos onde
a água captada é pretendida para ser reutilizada, em que área está contaminada e, onde o
espalhamento de poluentes deve ser minimizado ou o lençol freático se encontra a uma distância
menor que um metro da base do dispositivo (CIRIA, 2015).
3.4.4 Barris de chuva e cisternas
Estas técnicas LID apresentam um vasto campo de aplicações, podendo ser inseridas nos
meios doméstico, comercial, industrial e institucional (SEMCOG, 2008). Segundo CIRIA (2015),
estas técnicas fornecem três benefícios-chave:
podem fornecer parte da demanda de água requerida pelo prédio onde estão
inseridas, criando um ambiente mais sustentável;
podem ajudar a reduzir o volume de escoamento superficial da área onde estão
inseridas;
podem reduzir o volume do reservatório de atenuação do local, quando o mesmo
existe.
A diferenciação entre barris de chuva e cisternas é dada basicamente pelo volume de
armazenamento de água fornecido. A Divisão de Águas Pluviais da cidade de San Diego (2011)
caracteriza como barris de chuva os dispositivos que possam armazenar até aproximadamente 380
litros de água. Desta forma, sua aplicabilidade é restringida ao uso doméstico, para usos como a
irrigação de áreas verdes (SEMCOG, 2008).
28
As cisternas, no entanto, podem armazenar volumes variando em um intervalo de 380 até
38.000 litros, deixando suas oportunidades de uso muito mais variadas (SEMCOG, 2008). Além
disso, as cisternas podem ser posicionadas abaixo do nível do solo, tornando-se ideais para locais
onde outras técnicas LID não podem ser aplicadas por limitações de área, fato recorrente em
grandes centros urbanos (CITY OF SAN DIEGO STORM WATER DIVISION, 2011).
CIRIA (2015) ressalta que por não fornecerem nenhum tipo de tratamento para a água
captada, estes dispositivos devem ter seu uso primário destinado a finalidades não-potáveis, pois
raramente fornecem água potável nos meios onde estão inseridos.
Como limitação principal, os barris de chuva e as cisternas apresentam baixa efetividade
individual em eventos chuvosos extremos, devendo ser utilizados em conjunto com outras técnicas
de LID. Caso não possam ser utilizados em conjunto com outras técnicas de LID, devem ter seu
extravasor ligado diretamente à rede de drenagem pluvial (SEMCOG, 2008). A Figura 7 ilustra
uma cisterna inserida no meio urbano, tendo seu extravasor conectado a um dispositivo de
infiltração.
Figura 7 – Cisterna em um shopping do estado de Michigan, Estados Unidos
Fonte: (SEMCOG, 2008)
29
4 METODOLOGIA
Neste trabalho como área de estudo foi escolhida o campus sede da UFSM, localizado em
Santa Maria – RS. No local, foram quantificados os volumes de escoamento superficial gerados no
contexto atual e comparados com uma situação planejada utilizando-se técnicas de LID. A
modelagem hidrológica da área foi executada utilizando-se do software SWMM.
As quantificações e medições do local de estudo foram realizadas a partir de imagens de
satélite obtidas por meio do software Google Earth, datadas de março de 2016, e georreferenciadas
com ajuda de sistemas de Informação Geográfica (SIG). A partir destas imagens já processadas,
foram utilizados softwares de desenho assistido por computador (Computer-aided design – CAD)
que permitiram as medições realizadas dentro da área, assim como a subdivisão desta em diferentes
sub-bacias. Este conjunto de processos permitiu idealizar a aplicação de técnicas de LID no espaço,
que culminou na criação dos diferentes cenários de simulação, descritos mais adiante na seção 4.3.
Finalmente, com o estabelecimento dos diferentes cenários, foi realizada a modelagem numérica
através do software SWMM.
Não foi realizado qualquer estudo de campo para obtenção de dados físicos utilizados no
modelo.
Para tanto, esta seção descreve detalhadamente o local de estudo e todos os parâmetros
utilizados no SWMM para a execução das simulações.
4.1 LOCAL DE ESTUDO
O campus sede da Universidade Federal de Santa Maria está localizado no bairro Camobi,
na cidade de Santa Maria-RS, e possui uma área total de aproximadamente 1128,6 ha. Entretanto,
o campus pode ser dividido em duas diferentes bacias hidrográficas, de modo que a parte que
especificamente contém a cidade universitária possui uma área de cerca de 558,3 ha e está
representada na Figura 8.
Esta área específica foi dividida em sub-bacias, sendo as mesmas delimitadas basicamente
seguindo o traçado das ruas e avenidas que, segundo Neto (2010), constituem caminhos artificiais
de drenagem e fazem com que o escoamento superficial se comporte de modo diferente ao da bacia
original, e pelas fronteiras do campus. Em alguns casos, por razões topográficas ou de pequena
30
parcela imperméavel, o traçado das ruas não foi respeitado para a delimitação das sub-bacias.
Tomou-se o cuidado também de serem escolhidas somente áreas que pertencessem ao projeto
idealizado do campus, já possuindo, ou em vias de possuir, acesso à rede de drenagem pluvial.
Figura 8 – Contorno da área do campus sede da UFSM em março de 2016. Sem Escala.
Fonte: Adaptado de Google Earth.
4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS SUB-BACIAS UTILIZADAS NO SWMM
Nesta seção são apresentadas todas as propriedades utilizadas no modelo SWMM que
caracterizam as sub-bacias que foram criadas para a simulação da área de estudo. Desta forma,
nesta seção encontram-se também as configurações das técnicas de LID utilizadas, pelo fato das
mesmas serem consideradas como propriedade das sub-bacias pelo modelo.
Ressalta-se que, com exceção dos dispositivos de LID, todas as propriedades aqui descritas
são necessárias para a execução das simulações em todos os cenários de simulação.
31
4.2.1 Características físicas gerais das sub-bacias
Definiu-se como características físicas gerais de cada sub-bacia os parâmetros de área,
largura, inclinação e impermeabilidade.
A área de cada sub-bacia, cuja unidade de entrada no SWMM é hectare, foi obtida a partir
da análise de imagens de satélite georreferenciadas obedecendo os contornos estabelecidos,
conforme a seção 3.1.
A largura, cuja unidade de entrada no SWMM é o metro, define-se como a área total
dividida pelo comprimento do caminho mais longo que possa ser percorrido pela água dentro de
uma sub-bacia até chegar ao seu exutório. Esta propriedade é explicada pelo fato do SWMM
considerar qualquer sub-bacia como uma forma retangular, independente do seu formato real. Para
a obtenção destes valores foram utilizadas imagens georreferenciadas de satélite em conjunto com
o mapa das curvas de nível do terreno, cedido pela Pró-Reitoria de Infraestrutura da UFSM
(PROINFRA).
Para os valores de inclinação do terreno das sub-bacias, dado em percentagem dentro do
SWMM, foram utilizadas imagens georreferenciadas de satélite em conjunto com o mapa das
curvas de nível do terreno, a exemplo do processo utilizado para obtenção dos valores de largura.
Como as sub-bacias não apresentam um valor único de inclinação, US EPA (2015) sugere a
aplicação da média ponderada entre todos os valores, método que foi utilizado neste trabalho.
A impermeabilidade é o valor que se refere à parcela da área que está ocupada por artifícios
que não promovam a infiltração direta da água ao solo natural, podendo-se citar as edificações e
estradas. Seu valor é dado em percentagem e foi também obtido por intermédio de imagens de
satélite georreferenciadas.
4.2.2 Chuvas de Projeto
Foram utilizadas nas simulações chuvas de projeto com tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos
e duração de 2 e 24 horas. Para definir estas chuvas de projeto foi utilizada a equação Intensidade
– Duração – Frequência (IDF) desenvolvida por Roman (2015), por ser a equação mais atualizada
disponível para a região de Santa Maria (Equação 1):
32
𝑖 =870,289×𝑇𝑟0,1632
(𝑡+8,76)0,7258 (1)
sendo i a intensidade em mm/hr, Tr o tempo de retorno em anos e t a duração do evento em minutos.
A distribuição temporal dos eventos de projeto foi feita a partir do Método dos Blocos
Alternados, com intervalos de tempo de 5 minutos e com a posição do pico de chuva em 50% da
duração do evento. A Figura 9 apresenta o hietograma referente às chuvas de projeto com duração
de 2 horas utilizadas no trabalho.
As chuvas de projeto são inseridas no software SWMM a partir de uma estação
pluviométrica (Rain Gage) que atua de forma uniforme nas sub-bacias.
Figura 9 – Hietograma de uma chuva de projeto com duração de 2 horas
Fonte: Autor.
4.2.3 Método de Infiltração – SCS Curve Number (CN) - USDA
O método de infiltração escolhido para ser utilizado nas simulações foi o método do SCS,
desenvolvido pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos da América (USDA), que
pode ser definido como um método empiríco que permite estimar o volume e a distribuição
temporal do escoamento superficial (SARTORI; GENOVEZ; NETO, 2005). A chuva excedente,
ou não infiltrada, é estimada através da Equação 2:
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
10
0
10
5
11
0
11
5
12
0
Pre
cip
itaç
ão (
mm
)
Duração (min)
TR 2
TR 5
TR 10
33
𝑄 =(𝑃−0,2.𝑆)2
𝑃+0,8.𝑆 (2)
sendo que Q representa o volume de escoamento superficial ou chuva excedente em mm, P a
precipitação expressa em mm, e S o potencial máximo de retenção, também em mm. O termo 0,2.S
representa a abstração inicial, ou seja, as perdas iniciais por interceptação, infiltração e retenção
superficial. Têm-se também para a Equação 2 que Q = 0 para valores de 0,2.S maiores que P
(NRCS, 2004).
O parâmetro S é função do número da curva de escoamento superficial (CN), dado pela
Equação 3:
𝑆 = 25400
𝐶𝑁− 254 (3)
O valor de CN varia de acordo com o grupo hidrológico do solo e com seu tipo de ocupação.
Isto deve-se ao fato destes dois fatores implicarem em diferenças na geração de escoamento
superficial da área (NRCS, 2009). Os 4 tipos de grupos hidrológicos de solo são:
Grupo A: Apresenta baixo potencial de geração de escoamento superficial e a água
é transmitida livremente através do solo;
Grupo B: Apresenta um potencial de geração de escoamento superficial
moderadamente baixo e a água é transmitida através do solo de maneira
desimpedida;
Grupo C: Apresenta um potencial de geração de escoamento superficial
moderadamente alto e a água é transmitida de uma maneira um pouco restrita
através do solo;
Grupo D: Apresenta um alto potencial de geração de escoamento superficial e a
água é transmitida através do solo de maneira restrita ou muito restrita.
34
Como tipo de ocupação de solo considerou-se toda a área do campus como uma área urbana
totalmente desenvolvida, com vegetação já estabilizada e características de espaços abertos
possuindo vegetação majoritariamente rasteira.
A partir desses dados, utilizou-se o mapa dos grupos hidrológicos do solo da região da
cidade de Santa Maria –RS onde está localizado o campus sede da UFSM, representado na Figura
10, e foi possível extrair os valores de CN utilizados de NCRS (1986).
Outro fator que provoca alteração nos valores de CN é a condição de umidade antecedente
do solo (AMC). Existem três AMC diferentes, definidas por Sartori; Genovez; Neto (2005) como:
AMC I: Condição em que os solos de uma bacia estão secos, mas não o suficiente
para o ponto de murcha das plantas;
AMC II: Condição em que os solos se encontram na “umidade ideal”, isto é, nas
condições que precederam uma enchente máxima anual;
AMC III: Condição em que os solos de uma bacia encontram-se quase saturados,
quando da ocorrência de chuvas fortes ou fracas durante cinco dias anteriores a uma
determinada chuva.
Figura 10 – Mapa de Grupos hidrológicos de solo nas imediações da UFSM.
Fonte: Adaptado de Roman (2015 apud ALVES et al. 2011)
35
4.2.4 Escoamento e Armazenamento em depressões
As equações utilizadas pelo modelo SWMM para o cálculo de escoamento foram as
equações do Balanço Hídrico e a Equação de Manning. Para a determinação do coeficiente de
rugosidade de Manning final das áreas permeáveis e impermeáveis das sub-bacias utilizou-se o
artifício de média ponderada a partir dos valores referentes a cada tipo de ocupação, sendo os
coeficientes utilizados extraídos de Chow (1969).
Outra propriedade característica das sub-bacias é o armazenamento de água em suas
depressões (Depression Storage), em ambas porções permeável e impermeável. Tais valores foram
obtidos, também, a partir do artifício de médias ponderadas considerando as áreas referentes a cada
tipo de ocupação dentro das sub-bacias. Os valores foram extraídos de US EPA (2015 apud ASCE,
1992, p. 181).
A propriedade das sub-bacias referente à percentagem da área impermeável sem
armazenamento de água em suas depressões foi fixada em 25% para todas as sub-bacias, seguindo
a recomendação de US EPA (2009). Essa porção representa as áreas da sub-bacia que não permitem
o alagamento, como as parcelas das ruas próximas às sarjetas, pavimentos novos, telhados que
drenem diretamente para as sarjetas, etc.
No apêndice A estão apresentados todos os dados particulares utilizados no SWMM de
cada sub-bacia.
4.2.5 Caracterização das técnicas de LID
Como citado na seção 2.3, dentro do SWMM as técnicas de LID são representadas como
uma sobreposição de camadas verticais, cujas características são definidas por unidade de área.
Sendo assim, esta seção dedica-se a especificar cada camada constituinte de cada uma das
diferentes técnicas utilizadas. As camadas constituintes de cada técnica de LID na forma como
foram utilizadas no SWMM, apresentadas na direção do topo ao fundo, são:
Célula de biorretenção: Camada de superfície, Camada de solo e Camada de
armazenamento;
Trincheira de infiltração: Camada de superfície e Camada de armazenamento;
36
Cisterna: Camada de armazenamento;
Pavimento Permeável: Camada de Superfície, Camada de pavimento, Camada de
armazenamento.
Por estar sendo considerado nas sub-bacias apenas o volume de escoamento superficial
gerado e não o seu encaminhamento, a camada destinada a conter o dispositivo de drenagem não
está sendo considerada.
O tipo de pavimento permeável utilizado neste trabalho foi o construído com blocos
modulares, e a trincheira de infiltração foi considerada sem nenhuma vegetação em sua superfície.
Cada camada possui diferentes parâmetros que regem seu comportamento, sendo estas
definidas nas sub-seções a seguir.
4.2.5.1 Camada de Superfície
Esta camada é utilizada nas células de biorretenção, trincheiras de infiltração e pavimentos
permeáveis. Ela é a camada superior de qualquer dispositivo de LID. Ela constitui o padrão
superficial dos dispositivos através de 4 parâmetros diferentes.
O primeiro destes parâmetros é chamado “altura de berma” e define a altura que água
poderá ocupar acima do dispositivo antes de extravasar. Esta altura juntamente com a área do
superficial dispositivo representam o volume total de água que poderá estar sujeito à infiltração
para as camadas inferiores do dispositivo. Os valores deste parâmetro foram obtidos através da
análise de dispositivos existentes conjuntamente com os valores sugeridos por US EPA (2015).
Outro parâmetro utilizado é chamado de “fração do volume de vegetação do dispositivo”,
que representa o volume de galhos e folhas sobre o mesmo, e não sua cobertura vegetal. Este
parâmetro constitui um fator de impedimento à infiltração da água para as camadas inferiores, pois
reduz a área em que o solo pode absorver o escoamento livremente. Este parâmetro mantém-se 0
para dispositivos que não estejam em contato com algum tipo de vegetação, e a US EPA (2015)
sugere valores da ordem de 0,1 a 0,2 para volumes de vegetação muito densos.
Os últimos dois parâmetros utilizados na constituição de uma camada de superfície de um
dispositivo de LID no SWMM são o coeficiente de rugosidade de Manning e a inclinação da
superfície. Estes parâmetros são utilizados somente nos pavimentos permeáveis, por ser assumida
37
a possibilidade do estabelecimento de um regime de fluxo de escoamento superficial sobre o
mesmo após sua perda de funcionalidade.
4.2.5.2 Camada de Solo
Representa as características do solo utilizado nas técnicas de LID onde se estabelece a
vegetação. Para este trabalho assumiu-se que a camada é constituída por areia pura, apesar de
existirem trabalhos que forneçam dados específicos de camadas reais. Esta escolha foi feita a partir
da disponibilidade de dados deste tipo de solo em US EPA (2015) e por possuir uma condutividade
hidráulica com um valor entre 100 e 300 mm/h, valores que constituem o intervalo que deve ser
respeitado na execução de um projeto segundo CIRIA (2015). Ressalta-se, porém, que em
execuções reais esta camada de solo geralmente é constituída por uma mistura de solo
convenientemente planejada, possuindo todas as condições hidrológicas necessárias, além de
fornecer nutrientes para o crescimento da vegetação. Esta camada de solo é parte integrante apenas
das células de biorretenção no presente estudo, por ser a única a apresentar cobertura vegetal.
Entretanto, pode ser incorporada também nos pavimentos permeáveis, em casos onde este seja
constituído, por exemplo, por uma superfície gramada.
4.2.5.3 Camada de Armazenamento
É a camada através da qual os dispositivos realizam a retenção efetiva da água captada e
infiltrada pelas camadas superiores, e promovem a sua infiltração ao solo natural adjacente. É
composta comumente por material britado em razão do seu elevado volume de vazios, fornecendo
grande volume de armazenamento e garantindo facilidade no movimento da água dentro da
camada.
A espessura da camada foi definida com a altura padrão de 500 mm para as células de biorretenção
e pavimentos permeáveis (CIRIA, 2015), e com a altura padrão de 1500 mm para as trincheiras de
infiltração (UACDC, 2010). O índice de vazios utilizado foi de 0,3, que é apresentado como um
valor mínimo para material britado (DAS, 2007). A taxa de infiltração mínima de um solo
pertencente ao grupo B, que é o grupo de solo predominante na área de estudo, pode variar de 3,81
mm/hr até 7,62 mm/hr (NCRS, 1986), sendo assim, foi escolhido o valor de 5,72 mm/hr por se
38
tratar da média entre os dois valores extremos. O fator de colmatação não foi considerado nas
presentes simulações pelas mesmas serem constituídas apenas de eventos únicos.
Nas cisternas esta camada constitui a altura do dispositivo, considerada 2000 mm.
4.2.5.4 Camada de Pavimento
Exclusiva dos dispositivos de pavimento permeável, esta camada é configurada de forma
diferente de acordo com o tipo de pavimento utilizado.
Como neste trabalho foi considerada a utilização da técnica com blocos modulares, os
parâmetros adequam-se à realidade do pavimento. Os blocos modulares são impermeáveis,
portanto em um pavimento permeável desta natureza a água infiltra através das juntas, executadas
com areia. A espessura considerada foi de 100 mm, padrão de blocos intertravados. O índice de
vazios nesta situação refere-se ao material das juntas, que como executadas com areia possui o
valor mínimo de 0,6 (DAS, 2007). A fração de superfície impermeável é bastante alta devido à
natureza impermeável dos blocos, tendo sido utilizado o valor de 0,85. A permeabilidade é também
referente à areia, tendo o valor de 120,396 mm/h (US EPA, 2015). Novamente, o fator de
colmatação não foi considerado.
No apêndice B é apresentada a tabela resumo de todos os valores de dimensionamento
utilizados nas diferentes camadas das técnicas de LID.
4.3 CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO
Neste trabalho foram considerados dois grandes cenários de simulação.
O primeiro cenário é referente à configuração atual do campus sede da UFSM, onde foi
considerado que todo escoamento superficial gerado é direcionado diretamente à rede de drenagem
pluvial existente. Neste cenário foi desconsiderada qualquer possibilidade de existência de
dispositivos que já pudessem atuar na retenção do escoamento superficial.
O segundo cenário se refere a uma configuração idealizada da área de estudo, onde foram utilizadas
técnicas de LID para o manejo do escoamento superficial. Nesta situação, dentro do SWMM, a
única diferença entre as propriedades de uma mesma sub-bacia, no primeiro e no segundo cenário,
39
é a própria existência das técnicas de LID no espaço, não alterando, por exemplo, o parâmetro de
impermeabilidade da bacia.
A partir destes dois cenários foram criadas situações simulando o comportamento das sub-
bacias em função de diferentes chuvas de projeto, para que assim pudessem ser comparadas as
diferenças na geração de escoamento superficial entre ambos.
Além disso, para o segundo cenário foram criadas situações que considerassem os efeitos,
na geração de escoamento superficial, ocasionados pela mudança na condição de umidade
antecedente do solo (AMC). Para estas simulações, foram utilizadas chuvas de projeto com duração
de 2 horas e tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos.
No total foram realizadas 19 simulações diferentes, sendo 6 referentes ao primeiro cenário
e 13 referentes ao segundo cenário.
40
5 RESULTADOS
5.1 DIVISÃO DA ÁREA EM SUB-BACIAS
A partir do uso do método para divisão da área total do campus em sub-bacias apresentado
na seção 3.1, foram criadas 19 sub-bacias diferentes a fim de se obter uma satisfatória discretização
da área de estudo. As Figuras 11, 12, 13, 14 e 15 apresentam como ficaram divididas as sub-bacias
dentro da área de estudo.
Figura 11 – Representação das Sub-bacias 1,5 e 6. Sem escala.
Fonte: Adaptado de Google Earth.
41
Figura 12 – Representação das Sub-bacias 2, 3 e 4. Sem escala.
Fonte: Adaptado de Google Earth.
Figura 13 – Representação das Sub-bacias 7, 8, 9, 10 e 11. Sem escala.
Fonte: Adaptado de Google Earth.
42
Figura 14 – Representação das Sub-bacias 12, 13, 14 e 15. Sem escala.
Fonte: Adaptado de Google Earth.
Figura 15 – Representação das Sub-bacias 16, 17, 18 e 19. Sem escala.
Fonte: Adaptado de Google Earth.
43
5.2 CONFIGURAÇÃO DAS TÉCNICAS DE LID DENTRO DAS SUB-BACIAS
As técnicas de LID e seu posicionamento no espaço de cada sub-bacia não apresentaram
qualquer compromisso arquitetônico pelo fato de não existir uma documentação detalhada de como
serão utilizados os setores do campus que se encontram atualmente desocupados. A partir disto, as
escolhas de posicionamento de cada técnica procuraram ser feitas de maneira lógica seguindo uma
metodologia semelhante. Assim, todos os prédios das sub-bacias tiveram seu escoamento
superficial direcionado a uma célula de biorretenção, de acordo com a disponibilidade de área. As
trincheiras de infiltração foram posicionadas ao longo das vias de tráfego que não possuíssem
pavimentos permeáveis e existisse a possibilidade física das mesmas serem executadas. Os
pavimentos permeáveis foram utilizados apenas em estacionamentos, em vista da possibilidade do
tráfego de caminhões pesados nas vias principais do campus.
As cisternas tiveram seu uso restrito à sub-bacia número 15 pelo fato da mesma ter sido
assumida como totalmente composta de solo pertencente ao grupo hidrológico D, fato que será
descrito mais adiante na seção 5.3.3.
A Figura 16 apresenta um exemplo de como foram posicionadas as técnicas de LID no
espaço das sub-bacias.
Ressalta-se novamente o fato do SWMM considerar as técnicas de LID apenas como
propriedade das sub-bacias, não levando em conta seu posicionamento no espaço. Isto é utilizado
para justificar o fato de cada técnica específica estar sendo considerada como uma única porção de
área no processo de modelagem, representando o somatório de todas as áreas de uma mesma
técnica de uma referida sub-bacia. No apêndice C estão apresentadas em forma de quadro as áreas
das técnicas de LID aplicadas em cada sub-bacia, sendo Área o parâmetro que se refere à área de
superfície do dispositivo e Área de Contribuição o parâmetro referente à área impermeável a ser
drenada para o dispositivo.
A área das cisternas foi considerada como o valor padrão de 2,5 m², de forma que possua
um volume de armazenamento de 5000 l, seguindo padrões comerciais. Os dispositivos
biorretenção tiveram seu tamanho igualado a 2% de toda área impermeável a ser drenada para eles,
podendo assim compor de maneira harmônica o espaço onde estão inseridos (CIRIA, 2015). As
áreas das trincheiras de infiltração e pavimentos permeáveis apresentam variabilidade de acordo
com o seu posicionamento nas sub-bacias.
44
O número de unidades foi especificado apenas para as cisternas, e constitui o número de
prédios que possuem o sistema de captação dentro da bacia.
Figura 16 – Representação da Sub-bacia 11 com aplicação das técnicas LID – Sem Escala
Fonte: Adaptado de Google Earth.
A largura de superfície foi adotada como 10 m para as células de biorretenção (CIRIA,
2015) e 1,5m para as trincheiras de infiltração (UACDC, 2010).
A porção inicialmente saturada de cada técnica de LID foi assumida como sendo 0% .
45
5.3 RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES
Segundo US EPA (2015), a utilização de LID procura reduzir o escoamento superficial de
uma sub-bacia urbanizada, ou desenvolvida, de forma que esta apresente um comportamento
hidrológico semelhante ao de pré-desenvolvimento. A Figura 1, presente na seção 3.1, apresentou
os hidrogramas referentes à ambas situações.
Assim, mesmo que no presente trabalho as técnicas de LID utilizadas tiveram como
objetivo somente a retenção da água da chuva, proporcionando sua infiltração ao solo natural ou
sendo destinada para o consumo diretamente, esperou-se que os hidrogramas gerados nas
simulações não apresentassem um formato semelhante ao de uma bacia urbanizada, mas que
possuíssem a forma abaulada de um hidrograma de uma bacia na condição de pré-desenvolvimento.
Entretanto, um fato que pode ter causado diferenças no formato esperado dos hidrogramas
é o de não estar sendo levado em consideração o encaminhamento do escoamento dentro do
SWMM, de forma que a vazão apresentada não seja equivalente à vazão no exutório ou em um
ponto qualquer da bacia, mas sim, correspondente à soma das vazões no exutório de cada sub-bacia
em um determinado momento.
Todas as simulações foram realizadas utilizando parâmetros de solo com condição de
umidade antecedente II (AMC II), exceto quando indicado.
Esta seção apresenta o resultado das simulações obtidas para todos os cenários e situações
descritas na seção 4.3.
5.3.1 Chuva de projeto com duração de 2 horas (TR 2, 5 e 10 anos)
Os resultados obtidos a partir das simulações realizadas para a bacia com chuvas de projeto
com duração de 2 horas e tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos, estão apresentados nos hidrogramas
presentes nas Figuras 17, 18 e 19. Nas Figuras o primeiro cenário foi nomeado somente pelo tempo
de retorno e o segundo cenário foi nomeado pelo período de retorno mais a palavra LID.
Através da análise dos hidrogramas verificou-se, como esperado a partir da IDF desenvolvida por
Roman (2015), um aumento gradual nos volumes de escoamento com o crescimento dos tempos
de retorno utilizados. Da mesma forma, o emprego das técnicas de LID reduziu de maneira
considerável as vazões de escoamento. No entanto, esperavam-se aumentos razoáveis nos valores
46
de infiltração da água ao solo natural com a utilização de técnicas de LID, fato que não foi
verificado através dos resultados obtidos.
Figura 17 – Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 2 horas e TR – 2 anos
Fonte: Autor.
Figura 18 – Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 2 horas e TR – 5 anos
Fonte: Autor.
47
Para um tempo de retorno de 2 anos foram verificados para o primeiro e o segundo cenário
volumes totais de escoamento da ordem de 37720 m³ e 26340 m³, respectivamente, apresentando
uma redução na ordem de 30% do volume gerado inicialmente.
Figura 19 – Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 2 horas e TR– 10 anos
Fonte: Autor.
Para o tempo de retorno de 5 anos os volumes de escoamento obtidos foram da ordem de
46260 m³ e 33760 m³, apresentando uma redução de 27% e, para um tempo de retorno de 10 anos,
os volumes de escoamento gerados foram de 54010 m³ e 40700 m³, fornecendo uma redução no
volume gerado de 24,6%. Na Figura 20 é apresentado um gráfico com os volumes de escoamento
acumulados para ambos cenários, em todas as situações simuladas.
Os valores das reduções nos volumes de escoamento gerados verificaram o fato de as
técnicas LID apresentarem uma diminuição gradual na eficiência de gerir o escoamento superficial,
com o aumento do tempo de retorno dos eventos chuvosos dentro de um mesmo cenário de
simulação (CIRIA, 2015). O SWMM faz uso do coeficiente de escoamento para a estimar a
efetividade de cada sub-bacia em relação ao volume de escoamento gerado.
48
Figura 20 – Gráfico dos volumes de escoamento acumulados da bacia para chuvas de projeto com
duração de 2 horas
Fonte: Autor.
A partir deste coeficiente foram calculadas as amplitudes entre os coeficientes de
escoamento entre o primeiro e o segundo cenário com o intuito de representar o quão efetivas foram
as técnicas LID na redução do escoamento em cada sub-bacia. A partir dessas amplitudes foi
montado o gráfico apresentado na Figura 21.
Utilizando-se também os coeficientes de escoamento foram estimadas as efetividades das
técnicas LID em cada sub-bacia. No entanto, para o uso nas técnicas LID este coeficiente foi
referido como coeficiente de extravasamento, que representa o volume de escoamento que não
consegue mais entrar no dispositivo, em razão da saturação do mesmo, e acaba por ser extravasado.
A Tabela 1 apresenta o coeficiente de extravasamento de acordo com o tipo de dispositivo LID
utilizado.
Os valores da amplitude entre os coeficientes de escoamento demonstraram que as maiores
reduções entre ambos os cenários ocorreram em sub-bacias onde a maior parcela da área era
impermeável e o escoamento de grande parte desta área foi direcionado a dispositivos de pavimento
permeável. As sub-bacias onde foram utilizados os sistemas de biorretenção como técnica principal
de manejo do escoamento apresentaram valores reduzidos de amplitude, assim como a sub-bacia
número 15 que fez uso apenas de cisternas.
49
Figura 21 – Gráfico com as amplitudes do Coeficiente de Escoamento das sub-bacias com chuvas
de projeto com duração de 2 horas
Fonte: Autor.
Verificou-se também a alta efetividade das trincheiras de infiltração quando utilizadas para
chuvas com os períodos de retorno simulados, sendo capazes de drenar todo o escoamento a elas
direcionado. Ressalta-se, porém, que por medidas construtivas elas puderam ser utilizadas em larga
escala somente em bacias que apresentavam áreas de grande parcela permeável, não sendo assim
demonstrada sua efetividade através do gráfico de amplitude do coeficiente de escoamento.
50
Tabela 1 – Coeficientes de extravasamento dos pavimentos permeáveis, células de biorretenção e
trincheiras de infiltração nas sub-bacias
Sub-
Bacia
Pavimentos Permeáveis Biorretenção Trincheiras de Infiltração
TR 2 TR5 TR 10 TR 2 TR5 TR 10 TR 2 TR5 TR 10
1 0.06 0.11 0.14 0.76 0.79 0.82 0.00 0.00 0.00
2 0.06 0.10 0.14 0.80 0.82 0.84 0.00 0.00 0.00
3 x x x 0.82 0.84 0.86 0.00 0.00 0.00
4 0.08 0.13 0.16 0.80 0.83 0.85 0.00 0.00 0.00
5 0.04 0.08 0.11 0.78 0.81 0.83 0.00 0.00 0.00
6 0.02 0.04 0.07 0.76 0.79 0.81 x x x
7 0.03 0.06 0.09 0.81 0.84 0.85 x x x
8 x x x 0.81 0.84 0.85 0.00 0.00 0.00
9 0.07 0.11 0.14 0.79 0.82 0.84 0.00 0.00 0.00
10 0.05 0.09 0.13 0.79 0.82 0.84 x x x
11 0.10 0.15 0.18 0.81 0.84 0.85 0.00 0.00 0.00
12 x x x 0.81 0.83 0.85 0.00 0.00 0.00
13 x x x 0.81 0.84 0.85 0.00 0.00 0.00
14 0.05 0.09 0.12 0.79 0.82 0.84 x x x
15 x x x x x x x x x
16 x x x 0.81 0.84 0.86 0.00 0.00 0.00
17 0.07 0.12 0.15 0.81 0.83 0.85 0.00 0.00 0.00
18 0.03 0.07 0.13 0.80 0.82 0.84 x x x
19 x x x 0.81 0.84 0.85 0.00 0.00 0.00 Fonte: Autor.
5.3.2 Chuva de projeto com duração de 24 horas (TR 2, 5 e 10 anos)
Analisaram-se as chuvas de projeto de duração de 24 horas da mesma forma que foi feito
para as chuvas com tempo de duração de 2 horas. Os hidrogramas gerados para os tempos de
retorno de 2, 5 e 10 anos estão representados nas Figuras 22, 23 e 24.
Como previsto, o aumento do tempo de duração da chuva de projeto implicou em grandes aumentos
nos volumes precipitados e, consequentemente, nos volumes de escoamento gerado. Para um
tempo de retorno de 2 anos os volumes totais de escoamento para o primeiro e o segundo cenário
foram respectivamente de 109620 m³ e 87380 m³, representando uma redução na ordem de 20%.
Para um tempo de retorno de 5 anos, os volumes totais de escoamento foram de 13264 m³ e 10958
51
m³, com redução de 17,4%. E utilizando-se o tempo de retorno de 10 anos, obtiveram-se os valores
de 153000 m³ e 129420 m³, apresentando uma redução de 15,4%. Na Figura 25 estão apresentados
os valores de volume acumulado para cada situação simulada.
Foi possível identificar que o aumento da duração implicou em uma diminuição
significativa da eficiência dos dispositivos de LID em reter o escoamento para um mesmo tempo
de retorno. Esta diminuição fica explicitada nas baixas taxas de redução do volume de escoamento
entre ambos os cenários, e ainda mais evidente quando comparadas as de uma chuva de projeto
com duração de 2 horas.
Figura 22 - Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 24 horas e TR – 2
anos
Fonte: Autor.
52
Figura 23 - Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 24 horas e TR – 5
anos
Fonte: Autor.
Figura 24 - Hidrograma da bacia para uma chuva de projeto com duração de 24 horas e TR – 10
anos
Fonte: Autor.
53
Figura 25 – Gráfico dos volumes de escoamento acumulados da bacia para chuvas de projeto com
duração de 24 horas
Fonte: Autor.
Os sistemas de biorretenção com as dimensões simuladas se mostraram ineficientes para
estas situações de projeto, tendo um coeficiente de extravasamento mínimo de 0,85, dentre todos
os apresentados. Os pavimentos permeáveis atuaram de forma satisfatória, apresentando apenas
um pequeno aumento de seus coeficientes de extravasamento se comparados aos encontrados para
uma chuva com duração de 2 horas. Houveram também, para o tempo de retorno de 2 anos, algumas
sub-bacias onde os pavimentos atuaram de forma mais eficiente para uma chuva com duração de
24 horas do que para uma com duração de 2 horas, fato cuja ocorrência não era esperada.
Entretanto, a maior diferença entre as efetividades das técnicas de LID, no que se refere à
mudança no tempo de retorno, aconteceu nas trincheiras de infiltração. As mesmas apresentaram
coeficientes de extravasamento médio entre todas as sub-bacias, para os períodos de retorno de 2,
5 e 10 anos, com valores de 0,19 , 0,29 e 0,36 respectivamente. Estes valores diferiram muito dos
relativos às chuvas com duração de 2 horas, que não apresentaram extravasamento.
54
5.3.3 Influência da condição de umidade antecedente do solo (AMC)
Conforme a Figura 10, apresentada na seção 4.2.3, verificou-se que a área de estudo é
composta basicamente por solos dos grupos hidrológicos B e D. Existem também algumas
pequenas regiões onde é possível identificar a presença de solos do grupo hidrológico C, mas que
devido a sua pouca representatividade no espaço não foram levadas em consideração.
Como já citado anteriormente, assumiu-se para este trabalho que a sub-bacia número 15
possuísse toda sua área composta por solos do grupo hidrológico D. A justificativa desta escolha
foi a de analisar o comportamento de dispositivos de LID que atuam no controle do volume de
escoamento, mas que não promovam a infiltração da água ao solo natural.
De acordo com a seção 4.2.3, os solos pertencentes ao grupo hidrológico B possuem um
potencial moderadamente baixo de gerar escoamento superficial quando completamente saturados
e a transmissão de água através do solo é desimpedida. Estes solos são tipicamente compostos por
uma parcela de 10% a 20% de argila e uma parcela variando entre 50% e 90% de areia, possuindo
características de areia argilosa ou argila arenosa. A taxa mínima de infiltração deste grupo
hidrológico de solo varia entre 3,81 mm/h a 7,62 mm/h (NCRS, 1986). Desta forma, solos deste
grupo são adequados para a utilização de técnicas que proporcionem a infiltração da água para o
solo, permitindo a utilização de todas as técnicas de LID selecionadas para o presente trabalho.
Entretanto, os solos pertencentes ao grupo hidrológico D possuem um alto potencial de
gerar escoamento superficial quando completamente saturados e a transmissão de água através do
mesmo é restrita ou, em certos casos, muito restrita. Tipicamente possuem uma parcela maior que
40% de argila e uma parcela menor que 50% de areia, possuindo características argilosas. Sua taxa
mínima de infiltração tem valores inferiores a 1,27 mm/h (NCRS, 1986). Devido a estas
características, os solos deste grupo não são recomendados a possuir técnicas de LID que
promovam a infiltração da água no solo natural (SEMCOG, 2008). Por este motivo, no presente
estudo foi utilizada apenas a técnica de LID de cisternas na sub-bacia número 15.
Também a partir da seção 4.2.3 verifica-se que os valores de CN utilizados no presente
trabalho seguem os valores uma área urbana totalmente desenvolvida, com vegetação já
estabilizada e características de espaços abertos possuindo vegetação majoritariamente rasteira.
Para condições médias onde a grama cobre de 50% a 70% da área total, os valores de CN dos
grupos B e D são respectivamente, 69 e 84. Ressalta-se que estes valores de CN são
55
correspondentes a uma condição de umidade antecedente II (AMC II), onde os solos encontram-se
na umidade ideal. NCRS (2004) apresenta uma tabela de conversão da AMC II para as AMC I e
AMC III. Desta forma, os valores na condição de AMC I dos grupos hidrológicos B e D são
respectivamente, 50 e 68. E para a condição AMC III, os valores de B e D são respectivamente 84
e 93.
Apesar da mudança no CN devido à condição de umidade antecedente do solo, o valor da
taxa de infiltração da água no solo natural foi mantida constante na camada de armazenamento dos
dispositivos de LID. Justificou-se isto pela falta de bibliografias que relacionassem diretamente as
alterações da AMC com os valores de CN. Sendo assim, as técnicas de LID atuaram com mesmo
desempenho para um mesmo tempo de retorno independentemente da condição de umidade
antecedente do solo.
Os hidrogramas gerados estão apresentados nas Figuras 26, 27 e 28, e representam a área
de estudo no segundo cenário, submetida à chuvas de projeto com tempo de duração de 2 horas e
tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos.
Os hidrogramas apresentaram formatos semelhantes, apresentando, contudo, diferenças
significativas na sua magnitude. Consequentemente, pôde-se notar o crescimento notável dos
volumes de escoamento ocasionados pela mudança da condição de umidade antecedente do solo.
Os volumes totais de escoamento gerados na bacia para as diferentes configurações estão
apresentados na Tabela 2.
Tabela 2 – Volumes totais de escoamento na bacia para diferentes condições de umidade
antecedente
TR (anos) Volume de Escoamento (m³)
AMC I AMC II AMC III
2 22.03 26.34 35.52
5 27.51 33.76 45.10
10 32.72 40.70 53.86
Fonte: Autor.
56
Figura 26 –Hidrograma da bacia com diferentes AMC de uma chuva com tempo de duração de 2
horas e TR de 2 anos
Fonte: Autor.
Figura 27 – Hidrograma da bacia com diferentes AMC de uma chuva com tempo de duração de 2
horas e TR de 5 anos
Fonte: Autor.
57
Figura 28 – Hidrograma da bacia com diferentes AMC de uma chuva com tempo de duração de 2
horas e TR de 10 anos
Fonte: Autor.
Verificou-se o determinante papel da condição de umidade antecedente da bacia ao serem
comparados os volumes totais de escoamento gerados por uma chuva de projeto com tempo de
retorno de 2 anos e AMC III e uma com um tempo de retorno de 10 anos e AMC I. Este cenário
implicou que, apesar da chuva com tempo de retorno de 10 anos apresentar um pico de vazão maior
em um determinado momento, esta produziu um volume de escoamento menor que a chuva com
tempo de retorno de 2 anos e AMC III.
5.3.4 Eficiência dos dispositivos de LID
A partir da análise dos coeficientes de escoamento apresentados nas seções anteriores, foi
possível quantificar a efetividade das técnicas de LID para as situações simuladas.
Os pavimentos permeáveis apresentaram significativa eficiência na redução do volume de
escoamento. Sua menor parcela de redução do escoamento aconteceu para uma chuva de projeto
com duração de 24 horas e tempo de retorno de 10 anos na sub-bacia 18, onde o dispositivo foi
capaz de drenar 77,7 % do volume de escoamento a ele submetido. O desempenho desta técnica de
LID se mostrou determinante na área total de estudo em razão destes altos índices de redução de
58
escoamento, aliados às grandes áreas ocupadas pela mesma dentro de cada sub-bacia, situação
possibilitada pelo fato dos pavimentos permeáveis possuírem a função dupla de atuar como
pavimento e como dispositivo drenante conjuntamente.
As trincheiras de infiltração para as chuvas de duração de 2 horas se comportaram como o
esperado, e foram capazes de drenar todo o escoamento que para elas foi direcionado. Entretanto,
para o tempo de duração de 24 horas as trincheiras apresentaram uma grande queda na capacidade
de drenar o escoamento, chegando a apresentar até mesmo um valor máximo de 0,4 no coeficiente
de extravasamento, o que representa a absorção de 60% do volume escoado.
Para as cisternas, não era esperado que fosse apresentada uma diminuição significativa no
volume de escoamento da sub-bacia onde foi inserida, o que foi, de fato, verificado. Seus
coeficientes de extravasamento apresentaram valores variando no intervalo de 0,89 a 0,96.
Entretanto, pelo fato de o volume de armazenamento ter sido mantido constante, e não variável em
relação à área de contribuição, conclui-se que esses coeficientes de extravasamento podem
apresentar variações positivas se usados para áreas de contribuição menores.
Porém, a situação mais crítica identificada foi a das células de biorretenção. Estas, mesmo
para tempos de retorno de 2 anos, apresentaram altos índices de extravasamento. O valor mínimo
do coeficiente de extravasamento encontrado entre todas as situações simuladas foi de 0,76, para
uma chuva com duração de 2 horas e tempo de retorno de 2 anos. Desta forma, não se pôde
considerar satisfatório o desempenho das mesmas quando relacionadas à redução no volume de
escoamento superficial.
CIRIA (2015) recomenda que as áreas superficiais das células de biorrentenção sejam da
ordem de 2% a 4% da área total a ser drenada pelas mesmas, para evitar que rapidamente ocorra a
sua colmatação.
As simulações foram todas executadas com as áreas de dispositivo na ordem de 2% da área
total a ser drenada para eles, no entanto, como foi identificado o seu não funcionamento efetivo
para a drenagem das chuvas de projeto utilizadas, verificou-se também o desempenho das células
de biorretenção como possuindo uma área igual a 4% da área total a ser drenada, para chuvas de
projeto com duração de 2 horas. Os coeficientes de extravasamento obtidos estão mostrados na
Tabela 3.
59
Tabela 3 – Coeficientes de extravasamento nas sub-bacias das células de biorretenção com área
total equivalente a 4% da área total a ser drenada
Biorretenção
Sub-bacia TR 2 TR 5 TR 10
1 0.57 0.62 0.66
2 0.63 0.67 0.71
3 0.67 0.71 0.74
4 0.64 0.69 0.72
5 0.60 0.65 0.68
6 0.57 0.62 0.66
7 0.58 0.63 0.67
8 0.66 0.70 0.73
9 0.61 0.66 0.69
10 0.62 0.67 0.70
11 0.65 0.70 0.73
12 0.66 0.70 0.73
13 0.66 0.70 0.73
14 0.62 0.66 0.70
16 0.65 0.70 0.73
17 0.64 0.69 0.72
18 0.63 0.68 0.71
19 0.65 0.70 0.73
Fonte: Autor.
Como mostram os resultados, o aumento na área de superfície dos dispositivos de
biorretenção acarretou em uma razoável redução nos coeficientes de extravasamento, apresentando
uma amplitude média entre os coeficientes das duas situações no valor de 0,15. O volume total de
escoamento gerado na bacia nesta nova configuração foi de 24350 m³, apresentando considerável
mudança. A Figura 29 traz um comparativo entre os volumes totais de escoamento acumulado para
ambas situações com uma chuva de projeto de duração de 2 horas e com um tempo de retorno de
2 anos.
60
Figura 29 – Volumes de escoamento acumulado da área de estudo para diferentes configurações
das células de biorretenção
Fonte: Autor.
61
6 CONCLUSÕES
Por meio deste estudo realizou-se uma breve análise dos possíveis efeitos da implantação
de técnicas de Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto (LID) no volume de escoamento
superficial gerado no campus sede da Universidade Federal de Santa Maria. A área de estudo foi
dividida em sub-bacias hidrológicas para uma melhor discretização da variabilidade de dados
apresentada no local.
Os resultados encontrados referentes à diminuição do volume e da vazão de escoamento
superficial gerado em toda área de estudo foram satisfatórios, porém devem ser analisados com
ressalvas. O fato da análise da área ter sido executada unicamente através de imagens de satélite
implica no fato de os dados, apesar de razoavelmente condizentes com a realidade, não serem
suficientemente precisos para aplicações em um projeto real de engenharia. Ressalta-se também
que, o fato de ter sido ignorada a existência de mecanismos que se utilizem da água pluvial no
campus pode ter superestimado os valores obtidos.
Sobre a utilização do modelo de simulação SWMM notou-se a dificuldade de trabalhar com
áreas que apresentam grande variabilidade topográfica. O fato do modelo considerar as sub-bacias
somente como uma porção de terreno de mesma largura e inclinação pode implicar em muitas sub-
divisões de uma mesma área para a obtenção de dados precisos, tornando a sua aplicação um tanto
quanto trabalhosa.
O fato de terem sido aplicadas técnicas de LID dentro de áreas já desenvolvidas reduziu o
número de possibilidades de aplicação, tendo de ser descartadas, por exemplo, os valos de
infiltração. Entende-se que a aplicação das técnicas selecionadas, em certos locais escolhidos,
acarretaria em trabalho e custos excessivos tornando-as inviáveis, porém esta análise não foi levada
em consideração no presente estudo. O modelo SWMM foi tido também como um limitante para
o número de técnicas de LID utilizadas nas simulações. Previamente tinham sido também
consideradas as utilizações de jardins de chuva e desconexões das calhas do telhado nas sub-bacias,
porém estas tiveram de ser descartadas devido aos altos índices de erro acumulado ocorridos dentro
do modelo.
A efetividade das técnicas de LID como um todo foi inferior ao que estava sendo planejado. Todas
as bibliografias consultadas indicavam células de biorretenção como uma grande alternativa no
tratamento de chuvas frequentes. Porém, seguindo os parâmetros construtivos sugeridos para as
62
mesmas, estas não foram capazes de drenar satisfatoriamente nem mesmo a chuva de projeto de
menor intensidade simulada, para as configurações utilizadas. As trincheiras de infiltração
apresentaram-se como boas alternativas para as chuvas de durações reduzidas, porém, acabaram
perdendo um pouco da sua efetividade para eventos de durações maiores. Os dispositivos de
pavimento permeável e cisternas apresentaram o comportamento mais satisfatório dentre todas as
técnicas simuladas, estando condizentes com a previsão inicial.
Entende-se que, pelo fato da imensa maioria do material consultado para a aplicação de
técnicas de LID ser de origem estrangeira, e os critérios de dimensionamento serem diretamente
relacionados ao regime local de chuvas, existiriam disparidades entre os resultados esperado e
ocorrido. Acredita-se que, este fato foi um limitante para a efetividade das técnicas de LID
utilizadas neste trabalho, mas, que em um cenário real, tais critérios poderiam ser reavaliados.
Explicita-se também que para cenários simulados, procuraram-se utilizar parâmetros
mínimos de dimensionamento e em um caráter puramente de engenharia. O desenvolvimento dos
cenários juntamente com projetos arquitetônicos e biológicos detalhados resultaria em resultados
muito mais efetivos.
Notou-se também através do SWMM um comportamento não usual na capacidade de
infiltração da água no solo natural das sub-bacias após a aplicação das técnicas de LID. Este fato
pode ser justificado pelo baixo valor da taxa de infiltração no solo natural utilizado, da ordem de
5,72 mm/horas, e pelo mesmo ter sido mantido constante mesmo para condições de umidade
antecedente do solo (AMC) diferentes. Como o SWMM não permite um acesso direto à sua linha
de comando, não foi possível configurar o parâmetro de taxa de infiltração ao solo natural das
práticas de LID diretamente com o parâmetro CN utilizado. Acredita-se também que este fato tenha
sido o maior responsável pela baixa efetividade dos dispositivos de LID no modelo.
De maneira geral, crê-se que a análise da efetividade de técnicas LID somente no âmbito
da redução dos volumes de escoamento é um tanto quanto injusta, pelo fato de esta compor apenas
uma pequena parcela dos benefícios que os diferentes dispositivos proporcionam ao local onde
estão inseridos. Para um estudo significativo sobre sua real aplicabilidade, um balanço total entre
seu custo e efetividade multidisciplinar deveria ser executado.
63
7 RECOMENDAÇÕES
Como citado na seção 6, para estudos futuros é interessante que sejam realizadas análises
mais abrangentes da aplicação das técnicas de LID. Uma possível análise é a de custo-benefício
em escala local, realizando um balanço entre o custo estimado de implantação das técnicas de LID
com a economia provocada pela possibilidade de diminuição do tamanho dos dispositivos de
drenagem convencional.
Como seguimento do presente estudo, poderiam ser alteradas as características das camadas
das técnicas de LID utilizadas no SWMM, fazendo a comparação entre ambos desempenhos e,
posteriormente, relacionar os custos adicionais. Aliado a isto, poderiam também ser realizadas
simulações contínuas na mesma área de estudo, visto que foram realizadas somente simulações
para eventos únicos.
Como refinamento do presente estudo, poderiam ser alterados os métodos de obtenção dos
dados utilizados, sendo recomendável a realização de estudos de campo para a obtenção de
dimensões precisas do local, assim como, estudos de campo para obtenção das características reais
do solo. A utilização de áreas menores para uma maior discretização do problema também é válida.
Outro estudo possível seria, utilizando-se da porção de transporte do SWMM, estimar a
redução do risco de inundação dos corpos hídricos receptores do campus sede da UFSM, ou de
outra localidade, fazendo-se uso de dispositivos de LID. Neste estudo seria também cabível a
utilização de técnicas que promovam somente a detenção do escoamento, fato que não foi levado
em consideração no presente estudo. Poderiam ser considerados eventos chuvosos de diversos
tempos de retorno e serem feitas diversas configurações diferentes da aplicação dos dispositivos
de LID, visando maior eficiência.
Em um caráter mais arquitetônico e urbanístico, poderia ser realizado, em trabalho conjunto
com a Pró-Reitoria de Infraestrutura da UFSM, a aplicação de dispositivos de LID nas áreas de
expansão do campus sede da UFSM, assim como um desenvolvimento de uma política de
drenagem alternativa no campus, passível de ser inserida em seu plano diretor.
64
REFERÊNCIAS
ANA, Agência Nacional das Águas. Mudanças Climáticas e Recursos Hídricos: Avaliações e
Diretrizes para Adaptação. Brasília,DF: ANA. 2016.
BAPTISTA, M.; NASCIMENTO, N.; BARRAUD, S. Técnicas Compensatórias em Drenagem
Urbana. Porto Alegre: ABRH, 2005. 266p.
BRAY, B. et al. Rain Garden Guide. London, UK: Reset Development.2012. 8p.
BURIAN, S.; EDWARDS, F. Historical Perspectives of Urban Drainage. Global Solutions for
Urban Drainage. out. 2002.
CAMPBELL, S. O.; OGDEN M. Constructed Wetlands in the Sustainable Landscape. New
York, NY: John Wiley & Sons, Inc. 1999. 270p.
CHOW, V. T. Open-channel hydraulics. New York, NY: McGraw-Hill. 1959. 680p.
CIRIA. The SuDS Manual. Escrito por Woods-Ballard, B. et al. London, UK: CIRIA. 2015.
CITY OF SAN DIEGO STORM WATER DIVISION. San Diego Low Impact Development
Manual. San Diego, CA: Tetra Tech, Inc, 2011a. 312 p.
CRIA, Arquitetura. Jardins de Chuva. 2012. Disponível em:
http://www.criaarquitetura.com.br/blog/jardins-de-chuva/. Acessado em 15 de setembro de 2016.
DAS, B. M. Advanced Soil Mechanics. New York, NY. Taylor & Francis. 2007. 567p.
DAVIS, A. Field Performance of Bioretention: Hydrology Impacts. Reston,VA: Journal of
Hydrologic Engineering.Vol 13, no. 2, p 90-95. 2008.
FLETCHER, T. D. et al. SUDS, LID, BMPs, WSUD and more - The evolution and application
of terminology surrounding urban drainage. Urban Water Journal. dec. 2014.
IBGE, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Censo Demográfico 2010. 2010.
Disponível em: http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/populacao/censo2010/. Acessado em 01
de setembro de 2016.
LEOPOLD, L. Hydrology for Urban Land Planning – A guidebook on the Hydrologic Effects
of Urban Land Use. Washington, DC: United States Department of Interior, 1968a. 18p.
NRCS, Natural Resources Conservation Service. Hydrologic Soil Groups. Washington, DC:
United States Department of Agriculture. no 7. 2009.
NRCS, Natural Resources Conservation Service. Estimation of Direct Runoff from Storm
Rainfall. Washington, DC: United States Department of Agriculture. no 10. 2004.
65
NRCS, Natural Resources Conservation Service. Urban Hydrology for Small Watersheds –
TR 55. Washington, DC: United States Department of Agriculture. 1986.
NETO, A. C. Sistemas Urbanos de Drenagem. 2010. Disponível em:
http://www.ana.gov.br/AcoesAdministrativas/CDOC/ProducaoAcademica/Antonio%20Cardoso
%20Neto/Introducao_a_drenagem_urbana.pdf . Acessado em 01 de setembro de 2016.
ROMAN, C. A. Controle da Drenagem na Fonte e sua Compatibilização ao Plano Municipal
de Sanemento Ambiental de Santa Maria. Santa Maria, RS: UFSM. 2015.
SEMCOG, Southeast Michigan Council of Governments. Low Impact Development Manual
for Michigan: A Design Guide for Implementors and Reviewers. Detroit, MI: SEMCOG
information center. 2008. 500p.
SFBETTERSTREETS, City & County of San Francisco. Bioretention (Rain Gardens). 2015.
Disponível em: http://www.sfbetterstreets.org/find-project-types/greening-and-stormwater-
management/stormwater-overview/bioretention-rain-gardens/. Acessado em 01 de setembro de
2016
SILVEIRA, A. L. L. A História da Drenagem. Revista Rio – Águas. Vol. 1 , no. 1, p 9-13.
1999.
SILVEIRA, A. L. L. Drenagem Urbana – Aspectos de Gestão. 2002. Disponível em:
ftp://ftp.cefetes.br/cursos/transportes/Zorzal/Drenagem%20Urbana/Apostila%20de%20drenagem
%20urbana%20do%20prof%20Silveira.pdf. Acessado em 01 de setembro de 2016.
SOUZA, C. S.; CRUZ, M. A. S.; TUCCI, C. E. M. Desenvolvimento Urbano de Baixo
Impacto: Planejamento e Tecnologias Verdes para a Sustentabilidade das Águas Urbanas. RBRH
– Revista Brasileira de Recursos Hídricos. Vol. 17, no. 2, p 9-18, abr/jun. 2012.
SARTORI, A.; GENOVEZ, A. M.; NETO, F. L. Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros
para a Estimativa da Chuva Excedente com o Método do Serviço de Conservação do Solo
dos Estados Unidos Parte 2: Aplicação.RBRH – Revista Brasileira de Recursos Hídricos.Vol
10, no. 4, p 19-29, out/dez. 2005.
SUSDRAIN, The Community for Sustainable Drainage. Component: Infiltration Trenches.
2012. Disponível em: http://www.susdrain.org/delivering-suds/using-suds/suds-
components/infiltration/infiltration_trench.html. Acessado em 15 de setembro de 2016.
TUCCI, C.E.M. Água no Meio Urbano. 1997. Disponível em:
http://www.pec.poli.br/sistema/material_disciplina/fotos/%C3%A1guanomeio%20urbano.pdf.
Acessado em 01 de setembro de 2016.
TUCCI, C. E. M. Águas Urbanas. 2008. Disponível em:
http://www.revistas.usp.br/eav/article/view/10295. Acessado em 01 de setembro de 2016.
66
TUCCI, C. E. M.; ORSINI, L. F.; Águas Urbanas no Brasil: Cenário atual e desenvolvimento
sustentável. Brasília, DF: Ministério das Cidades. 2005.
TUCCI, C. E. M. Drenagem Urbana, org. por TUCCI, C. E. M.; PORTO, R. L.; BARROS, M.
T. Porto Alegre: Editora da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1995.
UACDC, University of Arkansas Community Design Center. Low Impact Development: a
design manual for urban areas. Favetville, AR: University of Arkansas Press, 2010. 227p.
US EPA, United States Environmental Protection Agency. Storm Water Management Model
User’s Manual Version 5.1. Cincinnati, OH: National Risk Management Research Laboratory
Office of Research and Development, 2015. 352 p.
US EPA, United States Environmental Protection Agency. Storm Water Management Model
Applications Manual. Cincinnati, OH: National Risk Management Research Laboratory Office
of Research and Development, 2009. 180 p.
VILLANUEVA, A.O.N. et al. Gestão da Drenagem Urbana, da formulação à
implementação. Rega – Revista de Gestão de Água da América Latina. Vol. 8, no. 1, p 5-18,
jan/jun. 2011.
67
APÊNDICES
APÊNDICE A – Quadro de dados das sub- bacias
NÚ
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34
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4.2
72
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5.8
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25
.65
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17
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8484
68
APÊNDICE B – Tabela referente às configurações das LID utilizadas no SWMM
Cam
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69
APÊNDICE C – Quadors com os valores das áreas das técnicas LID em cada sub-bacia
12
34
56
78
910
Áre
a do
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(m²)
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(m²)
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2615
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173.
2247
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276.
321
5.18
133.
3435
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Áre
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0816
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8113
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(m²)
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(m²)
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635
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a do
Dis
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(m²)
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6569
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