Drenagem Urbana I-1

DRENAGEM URBANA

Prof. Antenor Rodrigues Barbosa Jnior

Engenheiro Civil Escola de Minas UFOP

Me. em Enga Civil Escola de Engenharia/USP/S. Carlos;

Dr. em Enga Hidrulica e Saneamento Escola de Engenharia/USP/S. Carlos

Professor dos cursos de graduao em Engenharia Civil e Engenharia

Ambiental da Escola de Minas da UFOP

Coordenador do Mestrado Profissional em Sustentabilidade Socioeconmica

e Ambiental ProAgua/UFOP

2EMENTA

Planejamento.

Chuvas. Escoamento Superficial Direto.

Galerias. Ruas. Bocas de Lobo.

Obras de Macrodrenagem.

Estruturas Hidrulicas Especiais.

Bueiros.

Armazenamento.

3BIBLIOGRAFIA BSICA

1. Diretrizes Bsicas para Projetos de Drenagem Urbana no

Municpio de So Paulo - 1999

Carlos Lloret Ramos, Mrio Thadeu Leme de Barros e Jos

Carlos Francisco Palos (coordenadores). Prefeitura Municipal de

So Paulo Fundao Centro Tecnolgico de Hidrulica.

2. Drenagem Urbana Manual de Projeto - 1986

Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CETESB. So Paulo

3. Engenharia de Drenagem Superficial

Paulo Sampaio Wilken. Companhia de Tecnologia de Saneamen-

to Ambiental CETESB. So Paulo.

4. Drenagem Urbana

Carlos Eduardo M. Tucci, Ruben La Laina Porto, Mario T. de

Barros (organizadores). Editora da ABRH.

4PLANO DE ENSINO

Aula 01: Introduo ao Curso.

Aula 02: Planejamento. Plano diretor. Roteiro de projeto.

Aula 03: Chuva de projeto.

Aula 04: Mtodos de anlise do escoamento superficial.

Aula 05: Sistemas de Microdrenagem.

Aula 06: Microdrenagem (cont.)

Aula 07: Exerccios; projeto; dimensionamento da microdrenagem.

Aula 08: Exerccios (cont.)

Aula 09: Obras de macrodrenagem. Canais e galerias.

Aula 10: Exerccios: projeto e dimensionam. da macrodrenagem.

Aula 11: Estruturas hidrulicas especiais.

Aula 12: Estruturas de dissipao de energia.

Aula 13: Exerccios: estruturas hidr. especiais e bacias de dissipao

Aula 14: Bueiros dimensionamento.

Aula 15: Obras de deteno/reteno.

Seminrio Trabalhos Exame Final

5INTRODUO

Impermeabilizao crescente das baciashidrogrficas

+Ocupao inadequada de reas ribeirinhas

Agravamento de problemas relacionados sinundaes nas cidades.

6INTRODUO

O agravamento do problema se deve ainda a:

Inexistncia de Planos Diretores de Drenagem Urbana (capazes de equacionar os problemas de drenagem sob o ponto de vista da bacia hidrogrfica);

Ausncia de mecanismos legais e administrativos eficientes (para a correta gesto das consequncias do processo deurbanizao sobre as enchentes urbanas)

Concepo inadequada da maioria dos projetos de drenagem urbana

7Projeto de drenagem urbana:

Conceitos gerais

Sistema de drenagem urbana:

parte do conjunto de melhoramentos pblicos.

Melhoramentos pblicos: rede de gua, rede de

esgotos sanitrios, rede de cabos eltricos e

telefnicos, iluminao pblica, pavimentao de

ruas, guias e passeios, parques, reas de

recreao e lazer, e sistema de drenagem

urbana.


Conceitos gerais

Particularidade do sistema de drenagem

em relao aos outros melhoramentos

pblicos:

Ocorrer o escoamento das guas pluviais

independentemente da existncia de sistema

de drenagem adequado;

Benefcios ou prejuzos populao sero

maiores ou menores a depender da qualidade

do sistema de drenagem.


Conceitos gerais

Caracterstica prpria do sistema de dre-

nagem frente aos outros melhoramentos

urbanos

solicitao no permanente sistema solicita-

do apenas durante e aps a ocorrncia de tor-

mentas.

Contrasta com outros melhoramentos pblicos que

so essencialmente de uso contnuo.

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Projeto de drenagem urbana:

Conceitos gerais

Composio do sistema tradicional de

drenagem urbana

dois sistemas distintos so planejados e pro-jetados sob critrios diferenciados:

1) Microdrenagem ou Sistema Inicial de

Drenagem Urbana;

e

2) Sistema de Macrodrenagem.

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Conceitos gerais

Microdrenagem (Sistema Inicial de Drenagem):

Composio: pavimento das ruas, guias e

sarjetas; bocas de lobo; redes de galerias de

guas pluviais; e canais de pequenas dimenses.

Vazes de dimensionamento: Tr entre 2 e 10

anos.

Obs.: Quando bem projetado e com manuteno adequada, o

sistema elimina praticamente as inconvenincias ou interrup-

es das atividades urbanas que advm das inundaes e das

interferncias de enxurradas.

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Conceitos gerais

Macrodrenagem:

Constituda, em geral, pelos canais de maiores dimenses (abertos e fechados).

Obras de macrodrenagem so projetadas para vazes de Tr entre 25 e 100 anos.

Obs.: A preveno/minimizao dos danos s proprieda-des e sade e as perdas de vida, seja pela consequncia da ao direta das guas, seja por doenas de veiculao hdrica, depende do funcionamento adequado do sistema.

13


Conceitos gerais

Observao:

Tendncias modernas preconizadas internacional-

mente do nfase ao enfoque orientado para o

armazenamento das guas por estruturas de

deteno ou reteno.

Embora mais indicado para reas urbanas ainda em de-

senvolvimento, tal enfoque pode ser utilizado tambm em

reas cuja urbanizao encontra-se mais consolidada,

desde que existam locais adequados para a implantao

do armazenamento (superficial ou subterrneo).

14

Projeto de Drenagem Urbana:

Objetivos

Objetivos

Os programas de drenagem urbana devem ser

orientados dentro de um contexto de desenvolvi-

mento global da regio, objetivando:

Reduzir a exposio da populao e das

propriedades a riscos de inundaes;

Reduzir sistematicamente o nvel dos danos

causados pelas inundaes;

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Objetivos (cont.)

Preservar as vrzeas no urbanizadas numa

condio que minimize as interferncias com o

escoamento das vazes de cheias, com a sua

capacidade de armazenamento, com os

ecossistemas aquticos e terrestres e com a

interface entre as guas superficiais e

subterrneas;

Assegurar medidas corretivas compatveis

com as metas e objetivos globais da regio;

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Objetivos (cont.)

Minimizar os problemas de eroso e

sedimentao;

Proteger a qualidade ambiental e o bem-

estar social;

Promover a utilizao das vrzeas para

atividades de lazer e contemplao.


Sistema de drenagem - Princpios

17

Princpios

parte do

sistema

ambiental

urbano

Vrzeas so

reas de

armazenamento

natural

Drenagem problema

de destinao de

espao

Medidas de controle da

poluio so parte essencial

do plano de drenagem

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Princpios

a) Sistema de drenagem como parte do sistema ambiental urbano

- Urbanizao aumento do volume e da vazo doescoamento superficial direto

Influncia da ocupao de novas reas deve ser analisada no contexto da bacia hidrogrfica visando minimizar a criao de futuros problemas de inunda-es.

Estabelecimento prvio de metas e objetivos, lo-cais e regionais, de grande valia na concepo das obras de drenagem de um curso d'gua.

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Princpios

b) Vrzeas como reas de armazenamento natural.

- Vrzeas so parte dos cursos naturais, tanto quanto a calha principal (em geomorfologia, a vrzea recebe ainda a denominao de leito maior ou secundrio).

- As funes primrias do curso d'gua (includa sua vrzea) so a coleta, o armazenamento e a veicula-o das cheias. Tais funes no podem ser relega-das a um plano secundrio em favor de outros usos que se possa imaginar para as vrzeas, sem a ado-o de medidas compensatrias (normalmente onerosas).

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Princpios

b) Vrzeas como reas de armazenamento natural (cont.)

- Respeitada a restrio apresentada, as vrzeas tm

potencial para contribuir com:

... a melhoria da qualidade da gua,

... a manuteno de espaos abertos,

... a preservao de ecossistemas, e

... a acomodao de redes de sistemas urbanos

adequadamente planejados.

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Princpios

c) Drenagem problema de destinao de espao

- O volume de gua presente num dado instante na rea urbana no pode ser comprimido ou diminudo: ele demanda espao a ser considerado na fase de planejamento.

- Se o armazenamento natural reduzido pela urba-nizao ou outros usos do solo, sem a adoo de medidas compensatrias, as guas das cheias bus-caro outros espaos para seu trnsito, podendo atingir inevitavelmente locais em que isso no seja desejvel.

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Princpios

c) Drenagem problema de destinao de espao (cont.)

- Para a utilizao das guas de chuva, o primeiro pas-so providenciar os meios necessrios para o seu ar-mazenamento. reas de armazenamento podem ser planejadas de modo a incorporar valores estticos lo-cais, assim como espaos para uso recreativo.

A gua armazenada pode, em determinadas circuns-tncias, ser utilizada para fins de irrigao, recarga do lenol, incremento de vazes mnimas, lavagem de pisos e caladas e, tambm, abastecimento industrial.

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Princpios

d) Medidas de controle da poluio so parte essencial num plano de drenagem

- guas superficiais como recurso/utilizao de bacias de deteno: exige ateno com aspectos de qualidade relacionados com prticas de limpeza das ruas, coleta e remoo de lixos e detritos urbanos, ligao clandestina de esgotos na rede de galerias, coleta e tratamento de esgoto, controle da eroso e da carga de sedimentos.

- Controle da poluio das guas essencial para que sejam alcanados benefcios potenciais que podem oferecer os cursos d'gua urbanos e suas vrzeas.

24

Projeto de Drenagem Urbana: Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica

Variveis hidrolgicas diretamente afetadas pela urbanizao:

- volume do escoamento superficial direto,

- parmetros de tempo do escoamento superficial, e

- pico das vazes.

Efeitos hidrolgicos so causados por:

- alteraes na cobertura do solo,

- modificaes hidrodinmicas nos sistemas naturais de drenagem, e

- invases das vrzeas.

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Efeitos hidrolgicos causados por alteraes da cobertura do solo (remoo e substituio por reas construdas, pavimentadas, etc.)

- Ruptura da cobertura do solo tende a deix-lo exposto ao das enxurradas produo de eroso superfi-cial e consequente aumento do transporte slido na bacia com sedimentao nos drenos principais de menor declividade.

- reas construdas/pavimentadas (impermeabilizao) reduzem a capacidade natural da bacia absorver as guas pluviais; aceleram o escoamento superficial direto.

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Projeto de Drenagem Urbana:Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica

Efeitos causados por modificaes hidrodinmi-cas nos sistemas naturais de drenagem

- Principais modificaes das caractersticas hidru-licas decorrem das obras de canalizao: em geral, envolvem retificaes, ampliaes de sees e re-vestimentos de leito ou, ainda, substituies das de-presses e dos pequenos leitos naturais por galerias.

- Os canais artificiais apresentam menor resistncia ao escoamento e, consequentemente, maiores velocidades reduo dos tempos de concentrao das bacias.

27


Em resumo: a urbanizao de uma bacia alteraa sua resposta ocorrncia de chuvas.

Os efeitos preponderantes so:

- reduo da infiltrao e

- diminuio do tempo de trnsito das guas

- aumento dos picos de vazo (em relao scondies anteriores urbanizao).

28


Observao:

So clssicos os exemplos que relacionam o crescimento das vazes de pico das cheias com a rea urbanizada da bacia e com a rea servida por obras de drenagem.

Em casos extremos, os picos de cheia numa bacia urbanizada podem chegar a ser da ordem de 6 vezes superiores ao pico da cheia na mesma bacia em condies naturais.

29


O volume do escoamento superficial direto fundamentalmente determinado por:

- quantidade de gua precipitada,

- caractersticas de infiltrao do solo,

- chuva antecedente (grau de umidade do soloanterior chuva),

- tipo de cobertura vegetal,

- superfcie impermevel e

- reteno (armazenamento natural) superficial.

30


O tempo de trnsito das guas (que determinaos parmetros de tempo do hidrograma doescoamento superficial direto) funo de:

- declividade,

- rugosidade superficial,

- comprimento de percurso e

- nvel dgua no canal.

31


Portanto:

os efeitos da urbanizao sobre a resposta

hidrolgica das bacias de drenagem devem

ser analisados sob a tica tanto do volume do

escoamento superficial direto, quanto do

tempo de trnsito das guas.

32


Observao:

O Mtodo do US Soil Conservance Service

US SCS para a determinao do escoamento

superficial direto, que utiliza o "nmero de

curva" CN (curve number), pode ser

empregado para analisar as alteraes

causadas pela urbanizao sobre o volume do

escoamento superficial direto.

33

Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto

O estado da arte do gerenciamento dos recursos

hdricos contempla, fundamentalmente, dois en-

foques diferentes para o controle da quantidade

das guas do escoamento superficial direto

em reas urbanas:

Enfoque orientado para o aumento da condu-

tividade hidrulica;

Enfoque orientado para o armazenamento

das guas.

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Projeto de Drenagem Urbana: Controle das guas do escoamento sup. direto

Enfoque orientado para o aumento da

condutividade hidrulica

o mais tradicional.

Sistemas projetados de acordo com esse enfo-

que efetuam a coleta das guas do escoamento

superficial direto, seguida de imediato e rpido

transporte das mesmas at o ponto de despejo, a

fim de minimizar os danos e interrupes das

atividades dentro da rea de coleta.

35


Enfoque orientado para o aumento da

condutividade hidrulica: envolve sistemas de

micro e macrodrenagem; princpios so aplica-

veis em reas j urbanizadas ou no.

- Sistemas projetados dentro deste enfoque ten-

dem a produzir o aumento das vazes veicula-

das, bem como dos nveis e das reas de inun-

daes a jusante, em relao condio anterior

sua implantao.

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- Sistemas orientados para o aumento da condu-

tividade hidrulica exigem manuteno constan-

te, com limpezas, para funcionar de forma efici-

ente e garantir as condies previstas no projeto.

Obs.: comum entender como "limpeza" tambm

a remoo de vegetaes arbustivas ribeirinhas,

no caso de canais em terra, ou as obras de

desassoreamento.

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Enfoque orientado para o armazenamento das

guas

Visa produzir um armazenamento temporrio

das guas do escoamento superficial direto no

ponto de origem, ou prximo deste, e a

subsequente liberao mais lenta dessas guas

para jusante no sistema de galerias ou canais.

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Enfoque orientado para o armazenamento das

guas: minimiza os danos e a interrupo das

atividades tanto dentro da rea de projeto quanto

a jusante.

mais adequado para reas em fase de

desenvolvimento urbano, mas pode ser utilizado

tambm em reas j urbanizadas (desde que

existam locais para a implantao de

armazenamentos superficiais ou subterrneos).

39


Sistema orientado para o armazenamento das guas

exige maiores cuidados sob o ponto de vista da

manuteno (em especial nos armazenamentos mai-

ores, conectados a cursos d'gua utilizados indiscri-

minadamente como receptores de esgotos domsti-

ticos e industriais, e at lixos e detritos urbanos, ou

que apresentem intenso transporte de sedimentos).

No local de armazenamento haver necessidade de

remoo sistemtica de sedimentos, lodos orgnicos,

lixos e detritos urbanos, assim como controle de insetos,

ratos e ervas daninhas.

40


Tabelas - Medidas para reduo ou retardamento do

escoamento superficial direto e as vantagens e

desvantagens dessas medidas

(Diretrizes Bsicas para Projetos de Drenagem

Urbana no Municpio de So Paulo)

Tabela 2.1. Formas de reduo e reteno em

diferentes reas urbanas (pg. 16)

41


Tabelas - Medidas para reduo ou retardamento do

escoamento superficial direto e as vantagens e

desvantagens dessas medidas

(Diretrizes Bsicas para Projetos de Drenagem

Urbana no Municpio de So Paulo)

Tabela 2.2. Vantagens e desvantagens no emprego

das diferentes formas de reduo e reteno do

escoamento superficial direto (pg. 17-19)

42

Projeto de Drenagem Urbana:Medidas Estruturais e No Estruturais

Em se tratando de tcnicas empregadas no

controle do escoamento superficial direto, faz-

se frequentemente a distino entre duas

medidas que se complementam:

a ) Medidas estruturais

e

b) Medidas no estruturais.

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Medidas estruturais:

As medidas estruturais so constitudas por

medidas fsicas de engenharia destinadas a

desviar, deter, reduzir ou fazer escoar com maior

rapidez e menores nveis as guas do

escoamento superficial direto, evitando assim os

danos e interrupes das atividades causadas

pelas inundaes.

44

Projeto de Drenagem Urbana: Medidas Estruturais e No Estruturais

Medidas estruturais: envolvem, em sua

maioria, obras hidrulicas de porte com

aplicao macia de recursos (altos custos).

Observao: As obras no so projetadas para

propiciar proteo absoluta, pois estas seriam

fsica e economicamente inviveis em muitas

situaes.

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Medidas no estruturais:

Como o prprio nome indica, essas medidas no

utilizam estruturas (obras fsicas) que alteram o

regime de escoamento das guas superficiais.

Medidas no estruturais so destinadas:

- ao controle do uso e ocupao do solo (nas

vrzeas e na bacia), ou

- diminuio da vulnerabilidade dos ocupantes

das reas de risco dos efeitos das inundaes.

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Medidas no estruturais visam: encontrar ma-

neiras para que as populaes convivam com o

fenmeno e fiquem melhor preparadas para ab-

sorver o impacto dos prejuzos materiais causa-

dos pelas inundaes.

Medidas no estruturais envolvem: aspectos

de natureza cultural, que podem dificultar sua

implantao a curto prazo. O envolvimento do p-

blico indispensvel para o sucesso da sua im-

plantao.

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Observao:

- Inexistncia de suporte a medidas no estru-

turais: apontada, atualmente, como uma das mai-

ores causas dos problemas de drenagem nos

centros mais desenvolvidos.

- Utilizao balanceada de investimentos, tanto

em medidas estruturais quanto no estruturais,

pode minimizar significativamente os prejuzos

causados pelas inundaes.

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Projeto de Drenagem Urbana: Controle das guas do escoamento sup. direto

Tabela 2.3. Medidas de Controle de Inundaes

(pg. 21)

Medidas Estruturais e Medidas No Estruturais

Documents

Drenagem Urbana I-1