Captao de guas das chuvas: um instrumento na gesto dos recursos hdricos nas cidades

Estructura y Dinmica de los Sistemas Urbanos

Cesar Roberto Scheffler Arquiteto e Urbanista

cesarscheffler@gmail.comAna Maria de Carvalho Acadmica de Geografia, UNIOESTE imagemmcr@gmail.comA gesto dos recursos hdricos tornou-se uma das mais importantes questes a ser equalizada pelos brasileiros na atualidade, embora o pas seja um dos mais privilegiados do planeta em termos de volume destes recursos. A situao vivida pela cidade de So Paulo na primavera de 2014, ocasionada por uma longa estiagem, foi emblemtica e pode ter representado um paradigma no que se refere ao consumo sem critrios deste recurso natural. A captao das guas das chuvas um poderoso instrumento de economia das guas tratadas a custos altssimos e pode representar um importante percentual nos ndices de reduo do uso de gua tratada para atividades nas quais ela no necessria, como lavagem de pisos e caladas, irrigao e outras tantas como a descarga em sanitrios. Este trabalho tem o objetivo principal de determinar o percentual das guas que caem sobre uma zona urbana e passvel de aproveitamento, dimensionando a quantidade de gua que se pode evitar que atinja imediatamente os cursos dgua. Estabelecido este percentual, avaliar limites de volume vivel de armazenamento e uso com seus impactos sobre o fornecimento e o escoamento de guas pluviais. Pretende-se ainda chamar a ateno para os muitos benefcios que incentivos e polticas pblicas voltadas implantao de cisternas para captao de gua das chuvas, em prdios e residncias urbanas podem trazer para todos, configurando-se numa alternativa de baixo custo que pode ser implementada por qualquer famlia, mesmo por conta prpria. Alm do aspecto econmico, cabe destacar a realimentao dos lenis freticos de forma lenta e gradual, a reduo da quantidade de gua direcionada para as galerias pluviais, evitando enxurradas, alagamentos nas zonas urbanas e o assoreamento dos cursos dgua. H ainda importantes questes como a economia de gua tratada, desafogando os sistemas de abastecimento e o aspecto social de conscientizao dos cidados, no sentido do uso racional de um recurso essencial a todas as formas de vida. Palavras chave: Captao de gua da chuva, Gesto participativa de recursos hdricos, preveno de enchentes, Cidadania.

INTRODUOPensar os destinos do planeta a partir da gua pensar os destinos da humanidade. Horcio Martins de CarvalhoGerenciar, ter o poder sobre os recursos hdricos, nome que as guas ganharam da humanidade, tem sido o grande objetivo de muitos. O interesse internacional pelas reservas de gua do Brasil cresce a cada ano numa mercantilizao extremamente lucrativa dos servios de distribuio e saneamento, tratamento de esgotos, impulsionada pelas privatizaes. A imposio deste modelo que transforma a gua em recurso se d atravs de projetos e legislaes de gerenciamento do elemento natural e vital, seguindo um vis reducionista e muito perigoso, calcado no economicismo.Atualmente, muitos advogam em favor desta abordagem, segundo a qual, o uso racional da gua seria favorecido pelo tratamento desta como apenas mais um bem de consumo, ao invs de ser considerada como um direito fundamental. Mas o que seria racional, no tocante ao uso da gua? Manter em situao deficitria aqueles que no podem pagar pelo suficiente, para que o desperdicem alguns poucos? Esta hiptese no parece inverossmil quando percebemos as diferenas entre as demandas por habitante nas partes mais ricas e as mais pobres, dentro de uma mesma cidade ou regio. Um dos casos mais evidentes encontra-se em Braslia, Distrito Federal do Brasil: no Lago Sul, que, segundo o Correio Braziliense (em 14/03/2011), detinha o recorde mundial de consumo per capita, este atingia a marca de 1.026 litros dirios, ao passo que Sobradinho, a regio de menor consumo apresentava uma mdia de 120 l/hab.dia (o jornal afirma contar com dados da Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal). Segundo um relatrio apresentado pela prpria CAESB, em abril de 2012, Lago Sul apresentaria um consumo de 711 l/hab.dia, ao passo que em Planaltina, cada habitante contentava-se com 91,333 litros, quase 20 abaixo do consumo considerado ideal pela ONU. Apesar da grande diferena nos nmeros, ambas as fontes confirmam as despropores do consumo.O aproveitamento parcimonioso da gua passa pela compreenso de que algo que no pode ser dispensado, nem substitudo, no deve ter seu valor fixado pelo mercado, posto que a demanda jamais reduzir-se- a ponto de obrigar o vendedor a manter-se dentro de nveis razoveis de lucratividade, que o obriguem a tornar-se eficiente. E quando se evocam as agncias reguladoras estatais, podemos perguntar: que poder tm os estados para afrontar potncias com poderio econmico superior ao da maioria dos pases, os grandes conglomerados?No obstante, a economia de mercado tem, realmente, suas contribuies para a moderao do consumo. Na medida em que a competitividade entre as empresas e o custo de vida tendem a aumentar, o desperdcio de recursos torna-se simplesmente insustentvel, talvez inaceitvel.Por outro lado, parece-nos irrisrio elucubrar a respeito de questes mercadolgicas enquanto a natureza nos concede a gua de forma to generosa: num pas em que as mdias pluviomtricas regionais variam entre 2300 e 500 mm por ano, a demanda por gua da populao, pelo menos no que tange ao consumo humano, poderia ser integralmente atendida pela captao de gua da chuva, de forma distribuda entre as diversas edificaes residenciais, tal como nos demonstram claramente as iniciativas da Articulao no Semirido Brasileiro (ASA). Dentro desta tica, a atitude mais provvel dos fornecedores seria a de descontentamento e presso contrria, requisitando para si prerrogativas sobre a precipitao e medidas protecionistas. E, dificilmente surgiro da iniciativas de esclarecimento dos cidados e instrumentalizao destes para a autonomia na satisfao de suas demandas, visto que se consideram vendedores de gua, e no prestadores de servio. Mas a importncia da captao de gua da chuva no se resume a economia, demanda e autonomia. Refere-se tambm responsabilidade, especialmente nos ambientes urbanos. A gradativa impermeabilizao destes espaos acarreta uma constante reduo no potencial de infiltrao, influenciando negativamente na recarga de lenis freticos, aquferos e mananciais, bem como na incidncia de picos de vazo e enchentes. Dentro das cidades, a captao de gua da chuva pode exercer um papel importante na regularizao do regime hdrico, na preveno de eventos crticos e mesmo de doenas respiratrias e formao de ilhas de calor (devido ao aumento da umidade relativa que pode proporcionar). Os benefcios ambientais so muitos, embora nem sempre evidentes, caso se passe a encarar a captao de gua pluvial no apenas como fonte de recursos, mas tambm como recurso para a homeostase das nossas cidades.OBJETIVOSO objetivo principal esboar uma ferramenta numrica para o planejamento e gesto do aproveitamento de gua das chuvas na escala da cidade. A aplicao desta a um espao amostral real permitir avaliar a viabilidade da captao e aproveitamento de gua da chuva nas condies atuais deste espao, bem como estimar o impacto destes sobre o consumo de gua potvel e a quantidade de gua da chuva que se consegue assegurar que no escoe diretamente para as galerias pluviais. Uma breve exposio a respeito dos benefcios diretos e indiretos populao e ao ambiente. Eis os objetivos secundrios.

METODOLOGIAA realizao deste trabalho resulta de um processo que pode ser dividido em trs etapas. A primeira refere-se determinao de um espao amostral e ao levantamento de suas caractersticas fsicas e de ocupao relevantes para os clculos de captao em tal espao. Estas caractersticas podem ser expressas em termos relativos, tais como rea mdia coberta e volume mensal mdio disponvel para captao por rea. Essas grandezas so teis na medida em que, posteriormente, podem ser empregadas na avaliao da viabilidade de polticas pblicas relativas construo de cisternas, pois permitem comparaes entre volumes disponveis estimados e a demanda por gua no potvel.A escolha do espao amostral dentre as possibilidades apresentadas pela malha urbana de Marechal Cndido Rondon, justifica-se pela topografia, por tratar-se de um caso extremo, em que a rea original da bacia (aproximadamente 96 ha) despejava todas as suas guas num curso dgua com aproximadamente 400m de extenso. Uma anlise posterior, utilizando mapas das galerias pluviais e da topografia das ruas, demonstrou uma reduo drstica da rea que efetivamente contribui com suas guas para o mesmo crrego depois da urbanizao. Em virtude do processo de ocupao humana, esta rea se viu reduzida para pouco menos de 45 ha, menos da metade da bacia inicial.Na obteno de uma estimativa da rea mdia coberta, foram empregados recursos grficos, tais como imagens de satlite obtidas atravs do Google Earth, programas como o Gps Track Maker, e Autocad. As imagens de satlite foram inseridas como referncias externas num arquivo dwg, tendo sua escala ajustada para que coincidissem com os desenhos das quadras e lotes correspondentes. Sobre esse fundo foram desenhadas as projees das reas cobertas, levando em conta as eventuais deformaes. Como no necessitvamos de grande preciso, julgamos que tais ferramentas nos ofereceram resultados satisfatrios. Para tanto, escolhemos nove quadras representativas dos diversos padres de ocupao existentes, totalizando 28,7% da rea de lotes do espao amostral. Com base neste conjunto estimou-se a rea mdia de cobertura para cada metro quadrado do espao amostral, bem como o volume mdio dirio disponvel para captao por rea. Da a possibilidade de extrapolar a rea coberta total e o volume mdio mensal disponvel para armazenamento.

A segunda etapa abordou os aspectos demogrficos da questo. Uma vez que props uma avaliao do impacto da captao de gua da chuva sobre a demanda por gua, torna-se necessrio conhecer a densidade demogrfica e outros fatos humanos, como a demanda mdia por habitante. Utilizando dados fornecidos pelo SAAE de Marechal Cndido Rondon, pela prefeitura municipal e pelo IBGE, foram calculadas a densidade demogrfica urbana da sede municipal, a demanda de gua por habitante, estimou-se a demanda de gua no potvel, por habitante e por metro quadrado. O que permitiu avaliar se o volume mdio disponvel para captao por rea atende a esta ltima demanda. A terceira etapa envolveu o uso de um mtodo de simulao, para clculo de cisternas, adaptado para fornecer dados de volume em funo da rea. Calculou-se o volume de armazenamento em litros, por metro quadrado do espao amostral, necessrio para que seja atendida a demanda no potvel da populao local num ano normal, com precipitao bem prxima da mdia. A seguir, aplicou-se o mesmo mtodo de simulao para observar o comportamento de referido volume relativo de armazenamento num ano extremamente seco e num ano extremamente chuvoso, conforme as definies propostas por EWALD & LIMBERGUER (2011), todos os clculos tendo por base sries histricas de precipitao obtidas do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) em cuja obteno fomos auxiliados pela autora do trabalho supracitado.RESULTADOSEm princpio, chamou nossa ateno um pequeno crrego, afluente do rio Guavir, no municpio de Marechal Cndido Rondon-PR, por encontrar-se quase que completamente rodeado por reas urbanizadas. Ao realizar uma simulao da rea inicial da bacia deste, por um mtodo aproximativo, buscando reconstituir o formato original das curvas de nvel, alteradas pela movimentao de terra devida execuo das ruas e ocupao dos lotes, chegamos concluso de que sua rea original girava em torno de 96 hectares. Esta simulao foi realizada com base em carta topogrfica fornecida pela prefeitura municipal.

No entanto, ao confrontar esta carta com o mapeamento das galerias pluviais e, por observao da declividade das ruas, constante nas fontes cartogrficas, verificou-se uma reduo drstica na rea de contribuio por escoamento superficial das guas. A rea que efetivamente contribui com suas guas por meio das ruas e galerias resume-se a 45 hectares. Os restantes 51 hectares continuam a contribuir com suas guas apenas por percolao, o que reduz bastante sua taxa de contribuio e em nada importa no tocante aos picos de vazo ocorridos por ocasio das grandes precipitaes. Percebe-se por esses nmeros o impacto que a urbanizao, mesmo planejada, exerce sobre o escoamento e percolao das guas.

Outro detalhe que chama a ateno o fato de que, em nenhum dos mapas empregados aparece a representao de curso dgua, mesmo intermitente, num trecho de aproximadamente 200m, embora a representao topogrfica e a configurao do terreno real apontem claramente para a existncia de uma linha de confluncia das guas, um talvegue, no qual, necessariamente encontraramos, no mnimo, um charco. Aps observao do mapa de galerias pluviais, das galerias no local e conversa com moradores das imediaes, verificamos que alguns baixios, especialmente suscetveis a alagamentos, foram drenados por meio de manilhas de concreto, o que nos leva a supor que o referido trecho, antes um charco, acabou por tornar-se um rio intermitente em virtude dos ramais de drenagem; esta hiptese, no obstante, carece de comprovao. Assim delimitada a rea do espao amostral, foram selecionas nove quadras que nos pareceram representativas das variaes correspondentes rea e dimenso de lotes, tipo de ocupao (construes residenciais de vrios padres, construes comerciais e industriais, igrejas, terrenos baldios, etc.), representando uma parcela equivalente a 28,7 por cento dos lotes contribuintes. Das medies realizadas por meio de mtodos grficos, obteve-se uma mdia 3.630,67m de rea coberta por quadra. Como a rea total dos lotes contribuintes de 313.388,93m (o equivalente a 31,34 quadras padro, de 100x100m) e, extrapolando a referida mdia, estimamos uma rea coberta total de 113.785,1978m, o que se constitui em 25,3 por cento da rea do espao amostral. De onde podemos afirmar que existe, naquele fragmento da malha urbana, uma mdia de 0,253m de rea coberta por metro quadrado de cidade.Tendo em mos o conhecimento desta razo e nmeros, passamos ao clculo do volume mdio mensal disponvel para captao, determinado pela precipitao mdia em milmetros multiplicada pela rea de captao, no nosso caso, a rea coberta total. E, posteriormente, ao clculo do volume mdio mensal disponvel por metro quadrado do espao amostral, resultado da multiplicao da rea mdia coberta por metro quadrado pela precipitao mdia mensal. De tais volumes mensais pudemos derivar volumes dirios. A precipitao mdia mensal resultou da mdia anual obtida por EWALD & LIMBERGUER, a partir da anlise das sries histricas de precipitao dos anos de 1941 a 2008, 1590,40 mm. De onde podemos inferir as mdias mensal (132,5mm) e diria (4,35mm). O volume mdio mensal disponvel para captao no espao amostral foi de 15.080,33m e, para o mesmo volume por unidade de rea, foi obtido o valor de 33,5 l/m. Como valores dirios obtiveram-se 502,67m e 1,11 l/m. Todavia, tais volumes, se utilizados para verificao da viabilidade do uso da gua da chuva para finalidades no potveis, devem ser confrontados com valores de demanda total e por metro quadrado. Eis o que nos leva ao levantamento dos dados demogrficos e estatsticas de consumo. Para os primeiros recorremos ao IBGE, que nos forneceu a populao total do municpio e a populao urbana da sede, obtidos pelo Censo de 2010. Tambm atravs do IBGE obtivemos uma estimativa da populao total do municpio em 2015, que foi usada para obter uma aproximao da populao urbana da sede no mesmo ano (39.023 habitantes), mantendo-se a proporo fornecida pelo censo. O consumo total no permetro urbano da sede no ano de 2014 (3.506.518m), dado fornecido pelo SAAE de Marechal Cndido Rondon, combinado com a populao, permitem-nos o clculo da demanda diria mdia por habitante na cidade (249,6 l) e da demanda diria mdia por metro quadrado urbano (0,521 l), esta sendo funo, tambm, da rea do permetro urbano, dado fornecido pela secretaria de planejamento da prefeitura municipal.

Todos estes dados servem-nos to somente para que obtenhamos valores aproximados da demanda diria para fins no potveis, por habitante e, principalmente por metro quadrado. Para tanto, utilizamos percentuais para o desmembramento da demanda em suas finalidades, conforme se encontram em: TOMAZ (2003 apud DORNELLES, 2012), relativos limpeza de caladas, rega de jardins e descarga de privadas; e BARRETO (2008), relativos mquina de lavar e torneira do tanque. O percentual da demanda atribudo a estes usos, em conjunto, de 51,3% da demanda total. Partindo desta premissa, podemos concluir que a demanda mdia diria para fins no potveis, por habitante, seja de 128,04 l, ao passo que a mesma demanda, por metro quadrado equivale a 0,267 l. Basta compararmos esta com a oferta (volume mdio dirio disponvel para captao, por metro quadrado) para concluirmos que a mesma supera a primeira em cerca de quatro vezes, ficando estabelecido que, com a pluviosidade mdia, a taxa de cobertura e o consumo locais, a gua da chuva pode atender a toda a demanda por gua no potvel, se devidamente captada e armazenada. importante ressaltar que esses nmeros resultam da distribuio do consumo total no permetro urbano (que inclui o consumo de indstria e comrcio) pela populao absoluta, neste mesmo espao, o que determinou valores per capita superiores aos que se podem esperar do consumo domiciliar. No entanto no deixam de ter validade uma vez se podem utilizar como instrumentos para lidar com amplas reas urbanas, com uma variada gama de usos de solo.Juntando a esses dados as sries histricas de precipitao na sede do municpio teremos domnio sobre todos os dados necessrios para o clculo do volume mdio de armazenagem por metro quadrado, utilizando uma adaptao do mtodo da simulao, ou balano de massa, cuja frmula segue abaixo. S (i+1) = S (i) + A.P(i) D(i) Sendo: S = volume de gua no reservatrio em litros A = rea de captao de gua da chuva em m P = precipitao do dia em mm D = Demanda diria em litros

Dividindo ambos os termos pela rea total do espao amostral, para obter estimativa do volume necessrio para armazenagem em funo de rea obtemos:

S (i+1)/AT = (S (i) + A.P(i) D(i)) /AT Ou S (i+1) /AT = S (i)/AT+ A.P(i)/AT D(i)) /AT

Onde: S = volume de gua no reservatrio em litros A = rea de captao de gua da chuva em m AT = rea urbana total, proporcional rea de captao P = precipitao do dia em mm D = demanda diria em litros

Resultando em:

VRA (i+1) = VRA (i) + ART.P DRAOnde: VRA = Volume armazenado relativo unidade de rea urbana, em litros por metro quadrado ART = Coeficiente que representa a proporo entre rea de telhados e rea urbana total (o total dentro de um determinado conjunto universo). Adimensional. No nosso caso, 0,253 DRA = Demanda diria relativa unidade de rea urbana, em litros por metro quadrado. Para nossas finalidades equivale a 0,267 l/m

O clculo do volume mdio de armazenagem, por metro quadrado do espao amostral, foi realizado com base no histrico de precipitao em um ano (1993) considerado de pluviosidade normal, com acumulado muito prximo da mdia, conforme estabelecido em trabalho supracitado de EWALD & LIMBERGUER (2011). Como resultado, foi obtido o volume de 11,7367 l/m. Naquele ano, e com tal volume de reserva, teria ocorrido extravaso dos reservatrios em 64 dias, totalizando um acmulo de 290,40 l para cada metro quadrado do espao amostral, o que representa quase do que foi efetivamente captado pelas reas cobertas.Uma vez determinado o volume de armazenagem, o mesmo foi submetido avaliao do seu comportamento em um ano chuvoso (1983) e um ano seco (1988); os clculos encontram-se demonstrados nas tabelas em anexo. Verificou-se que no ano seco teria ocorrido um dficit hdrico de 5,67 l/m, restrito a um total de 22 dias. Neste mesmo ano o total extravasado teria atingido 177,47 l, distribudos em 29 dias ao longo do ano, exceto nos meses mais secos (julho, agosto e setembro), representando aproximadamente 2/3 do total que teria sido captado em 1988. No ano chuvoso no haveria carncia de gua e o total extravasado teria atingido 519,7 l/m em 103 dias, ou seja, durante mais de um quarto do perodo o volume armazenado atingiria o mximo proposto. Este total extravasado representa um volume superior ao que seria captado ao longo de todo um ano de pluviosidade normal, e mais de 5/6 do total captado em 1983.CONCLUSO

Tratando-se do objetivo principal, consideramo-lo atingido de forma satisfatria, embora caibam aqui algumas ressalvas. Como ferramenta numrica, talvez se mostre eficiente para clculos envolvendo grandes espaos, mas no seria aplicvel para determinao de volumes absolutos de captao em unidades habitacionais, comerciais ou industriais, devendo cada caso ser estudado individualmente, visto que, nas situaes reais, o consumo e a rea de captao no se ajustam perfeitamente aos valores mdios.

Tambm esses valores poderiam ser refinados, caso fossem desmembradas as demandas industrial, residencial e comercial, proporcionando maior preciso ao clculo. Devido distribuio da demanda industrial entre todos os habitantes (per capita) e pela rea total do permetro urbano (demanda por metro), a mdia certamente foi superestimada. possvel aperfeioar os clculos obtendo dados do IBGE mais especficos da regio estudada. Dados do SAAE/MCR, referentes ao consumo das indstrias, ajudariam a obter maior preciso neste sentido. Quanto viabilidade, podemos concluir positivamente, posto que a demanda por gua tratada poderia ser reduzida em mais da metade na rea estudada, com a captao da gua exclusivamente pelos telhados. A oferta dgua, nestes moldes, sobeja em muito quando comparada demanda, mas para que pudesse proporcionar tal reduo de consumo, teramos que contar com filtros eficientes, que poderiam ser executados com uso de areia de diversas granulometrias e pedra de diferentes dimenses. Assim, assegurada a iseno de partculas em suspenso e matria orgnica, bem como baixa turbidez, a gua apresentaria qualidade para ser empregada nas diversas atividades mencionadas, mesmo a lavagem de roupas. Quanto ao impacto sobre as enxurradas e enchentes que podem ocorrer durante os picos de precipitao, tudo indica que sistemas projetados exclusivamente em funo do atendimento demanda, no exercem influncia relevante. Visto que a proporo da gua captada que extravasa de, no melhor dos cenrios avaliados, no mnimo 2/3. Para satisfazer plenamente a este quesito, seriam necessrias algumas alteraes conceituais de projeto. Uma das possibilidades seria adicionar um volume de reserva que servisse como um tanque de equalizao, recebendo a gua extravasada do reservatrio e liberando-a lentamente, para um conjunto de drenos no jardim, sumidouros ou mesmo para as galerias pluviais, caso necessrio. O fato que a dimenso deste equalizador teria de ser pouco menor que duas vezes a da cisterna, onerando consideravelmente a implantao. Uma das formas de lidar com estes custos seria a adoo de um desenho modular, de modo que o investimento poderia ser diludo em vrias e diminutas etapas. Apesar de no apresentar benefcios econmicos diretos para o usurio, um dispositivo de equalizao e infiltrao do excedente no solo seria muito til para potencializar a recarga dos lenis freticos e aquferos, visto que, se corretamente dimensionado, poderia garantir que toda gua extravasada, entre 1/6 e 1/5 da que precipita no espao amostral, seria infiltrada lentamente, auxiliando na diminuio dos picos de vazo e na estabilizao do regime hdrico dos crregos urbanos, favorecendo o fornecimento de gua. Outra vantagem de tal dispositivo seria a contribuio para a irrigao de jardins, que aconteceria de forma automtica nos perodos subsequentes aos episdios de extravaso. A vazo poderia ser determinada pelo perodo mdio entre chuvas, caracterstico do regime pluviomtrico local.REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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