Manual Drenagem Urbana (1)

PREFEITURA MUNICIPAL DE PORTO ALEGRE DEP DEPARTAMENTO DE ESGOTOS PLUVIAIS

PLANO DIRETOR DE DRENAGEM URBANA Manual de Drenagem UrbanaVolume VI

Instituto de Pesquisas Hidrulicas Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Setembro/2005

Plano Diretor de Drenagem Urbana

PREFEITURA MUNICIPAL DE PORTO ALEGREPrefeito Jos Fogaa Vice-Prefeito Eliseu Felippe dos Santos

Departamento de Esgotos PluviaisDiretor Ernesto da Cruz Teixeira Diretor da Diviso de Obras e Projetos Arq. Srgio Luiz Duarte Zimmermann Diretor da Diviso de Conservao Eng. Francisco Jos Ferreira Pinto Equipe tcnica de acompanhamento Eng. Magda V. Carmona Eng. Daniela Bemfica Eng. Marcus A. S. Cruz

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Manual de drenagem urbana de Porto Alegre

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULReitora Wrana Maria Panizzi

Instituto de Pesquisas HidrulicasDiretor Helio F. Saraiva Luiz Fernando de Abreu Cybis Coordenador do projeto Carlos E. M. Tucci Coordenador executivo Adolfo O. N. Villanueva Equipe tcnica Marcus A. S. Cruz Rutineia Tassi Fabio A. Arnez Daniel G. Allasia Marllus G. F. P. das Neves Andr L. L. da Silveira David da Motta Marques Francisco A. Bidone Joel A. Goldenfum Adalberto Meller Estagirios Marcos V. Baldi Raquel Nunez Elvio Bernardi Simone Bernhardt

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APRESENTAO

Este manual faz parte do Plano Diretor de Drenagem Urbana, desenvolvido para a cidade de Porto Alegre. Esta a segunda verso do manual, elaborado com base na Poltica de Controle da Drenagem Urbana descrita no volume 1 do referido Plano, denominado de Fundamentos. Considerando que a nova poltica de desenvolvimento da drenagem urbana modifica as prticas existentes, este manual essencial para direcionar as novas condutas dos profissionais que atuam em drenagem e no planejamento de obras na cidade. Estas normas contribuiro para a reduo das inundaes e para a melhorara a qualidade ambiental. Os volumes do Plano Diretor de Drenagem Urbana desenvolvidos so os seguintes: 1. FUNDAMENTOS DO PLANO: trata dos elementos conceituais do PDDU, da regulamentao proposta e da viso de conjunto dos aspectos de drenagem urbana e controle de inundaes da cidade. 2. MANUAL DE DRENAGEM URBANA: primeira verso do manual de drenagem urbana que apoia o planejamento e o projeto da drenagem urbana na cidade. 3. BACIA DO ARROIO DO MOINHO: apresenta o Plano de controle da drenagem urbana na bacia do Arroio do Moinho. 4. BACIA DO AREIA: apresenta o Plano de controle da drenagem urbana na bacia do Areia. 5. BACIA DO TAMANDAR: apresenta o Plano de controle da drenagem urbana na bacia do Tamandar. 6. REVISO DO SISTEMA DE PROTEO DE INUNDAO DE PORTO ALEGRE: trata da reviso hidrolgica do funcionamento do sistema de diques e estaes de bombas de proteo de inundaes da cidade de Porto Alegre. 7. BACIA DO ARROIO PASSO DAS PEDRAS: apresenta o Plano de controle da drenagem urbana nas bacias dos arroios Passo das Pedras e Mangueira. 8. BACIA DO ARROIO CAPIVARA: apresenta o Plano de controle da drenagem urbana na bacia do arroio Capivara. 9. BACIA DO ARROIO CAVALHADA: apresenta o Plano de controle da drenagem urbana na bacia do arroio Cavalhada. Este volume, que corresponde ao Manual de Drenagem Urbana, dever ser constantemente atualizado ao longo do tempo.

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SUMRIO

1. Introduo .........................................................................................................................1.1 Medidas de controle e impactos do crescimento urbano no sistema de drenagem .......... 1.2 Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDrU) ........................................................................ 1.3 Manual de Drenagem Urbana ................................................................................................... 1.4 Organizao do Manual .............................................................................................................

11 2 2 3

2. Princpios do controle da drenagem urbana ...............................................................2.1 Impactos na drenagem urbana devido atual poltica de desenvolvimento ....................... 2.1.1 Impactos nas reas ribeirinhas ............................................................................................... 2.1.2 Impactos devido urbanizao............................................................................................... 2.2 Limitaes das atuais medidas de controle ............................................................................... 2.3 Princpios do controle da drenagem urbana .............................................................................

44 5 5 9 9

3. Regulamentao ................................................................................................................

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3.1 Plano Diretor Desenvolvimento Urbano e Ambiental ........................................................... 12 3.2 Decreto municipal ........................................................................................................................ 14

4. Elementos conceituais ...................................................................................................... 154.1 Sistemas de drenagem.................................................................................................................. 4.2 Escoamento e condicionantes de projeto ................................................................................. 4.3 Risco e Incerteza .......................................................................................................................... 4.4 Cenrios de planejamento e alternativas de controle para projeto ...................................... 4.5 Projeto de drenagem urbana ...................................................................................................... 4.6 Alternativas de controle para a rede de drenagem pluvial ................................................... 15 15 16 18 19 20

5. Precipitao .......................................................................................................................

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5.1 Conceitos ....................................................................................................................................... 22 5.2 Precipitao mxima pontual: IDF ............................................................................................ 23 5.3 Distribuio espacial e coeficientes de abatimento ................................................................. 24 5.4 Distribuio temporal .................................................................................................................. 26 5.4.1 Mtodo dos Blocos Alternados ................................................................................................ 27

6. Controle da drenagem na fonte ...................................................................................... 286.1 Dimensionamento da drenagem pluvial na fonte ................................................................... 6.2 Tipos de dispositivos de reduo do escoamento superficial ............................................... 28 30

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6.3 Infiltrao e percolao ................................................................................................................ 6.3.1 Critrios para escolha das estruturas de infiltrao ou percolao ......................................... 6.3.2 Parmetros para o dimensionamento das estruturas de infiltrao ou percolao ................. 6.3.3 Descrio e critrios de projeto para pavimentos permeveis e sistemas de infiltrao em planos .............................................................................................................................................. 6.3.4 Descrio e critrios de projeto para sistemas que infiltram na base e nas laterais ................ 6.4 Dispositivos de armazenamento ................................................................................................ 6.4.1 Determinao da vazo mxima de sada do lote .................................................................... 6.4.2 Determinao do volume de armazenamento ......................................................................... 6.4.3 Determinao da altura disponvel para armazenamento ...................................................... 6.4.4 Determinao da seo do descarregador de fundo ................................................................. 6.4.5 Dimensionamento do vertedor de excessos .............................................................................

30 30 37 40 48 64 68 68 68 69 75

7. Microdrenagem ................................................................................................................. 797.1 Dados necessrios ....................................................................................................................... 7.2 Configurao da drenagem........................................................................................................ 7.2.1 Critrios para o traado da rede pluvial .................................................................................. 7.2.2 Componentes da rede hidrulica ............................................................................................. 7.2.3 Controle da vazo utilizando amortecimento ......................................................................... 7.2.4 Disposio dos componentes ................................................................................................... 7.3 Determinao da vazo de projeto para rede de microdrenagem: Mtodo Racional ....... 7.3.1 Equacionamento ...................................................................................................................... 7.4 Dimensionamento hidrulico da rede de condutos ............................................................... 7.4.1 Capacidade de conduo hidrulica de ruas e sarjetas ............................................................ 7.4.2 Bocas-de-lobo ........................................................................................................................... 7.4.3 Galerias ................................................................................................................................... 7.5 Dimensionamento do reservatrio de amortecimento .......................................................... 7.5.1 Disposio espacial do reservatrio ......................................................................................... 7.5.2 Volume do reservatrio ........................................................................................................... 79 80 80 81 81 83 85 85 87 87 88 92 99 99 100

8. Macrodrenagem ................................................................................................................ 1048.1 Planejamento da macrodrenagem ............................................................................................. 8.1.1 Planejamento inadequado ....................................................................................................... 8.1.2 Planejamento proposto .... ....................................................................................................... 8.1.3 Etapas do planejamento, dimensionamento e verificao ....................................................... 8.2 Modelos ......................................................................................................................................... 8.2.1 Simulao precipitao-vazo ................................................................................................. 8.2.2 Propagao em canal ou condutos .......................................................................................... 8.2.3 Propagao em reservatrio (Puls) ......................................................................................... 8.3 Verificao da linha de energia em regime permanente ........................................................ 8.3.1 Perda de carga linear ou por atrito ......................................................................................... 8.3.2 Perda de carga singular ou localizada ..................................................................................... 8.3.3 Determinao do tipo de regime de escoamento ......................................................................8.3.3.1 Determinao do nmero de Froude ............................................................................................

104 104 105 106 112 112 120 128 146 147 148 148148

8.3.4 Determinao do condicionante de jusante ao escoamento ..................................................... 150 9. Referncias Bibliogrficas ............................................................................................ 157

ANEXO A - Decreto municipal que regulamenta a drenagem urbana ANEXO B - Curvas intensidade durao - freqncia de Porto Alegre ANEXO C Exemplos de reservatrios para controle na fonte6


ANEXO D Metodologia para determinao do tempo de concentrao ANEXO E Relao habitacional para estimativa da rea impermevel ANEXO F Coeficientes de rugosidade de Manning para canais ANEXO G Elementos geomtricos das sees dos canais ANEXO H Curve numbers (CNs) ANEXO I Relaes para fator hidrulico de sees circulares ANEXO J Perdas de carga localizadas ANEXO K Equaes para a determinao da profundidade normal

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1. Introduo

1.1 Medidas de controle e impacto do crescimento urbano no sistema de drenagemO crescimento urbano das cidades brasileira tem provocado impactos significativos na populao e no meio ambiente. Estes impactos vm deteriorando a qualidade de vida da populao, devido ao aumento da freqncia e do nvel das inundaes, prejudicando a qualidade da gua, e aumento da presena de materiais slidos no escoamento pluvial. Estes problemas so desencadeados principalmente pela forma como as cidades se desenvolvem: falta de planejamento, controle do uso do solo, ocupao de reas de risco e sistemas de drenagem inadequados. Com relao drenagem urbana, pode-se dizer que existem duas condutas que tendem a agravar ainda mais a situao: Os projetos de drenagem urbana tm como filosofia escoar a gua precipitada o mais rapidamente possvel para jusante. Este critrio aumenta em vrias ordens de magnitude a vazo mxima, a freqncia e o nvel de inundao de jusante; As reas ribeirinhas, que o rio utiliza durante os perodos chuvosos como zona de passagem da inundao, tm sido ocupadas pela populao com construes e aterros, reduzindo a capacidade de escoamento. A ocupao destas reas de risco resulta em prejuzos evidentes quando o rio inunda seu leito maior. Para alterar esta tendncia necessrio adotar princpios de controle de enchentes que considerem o seguinte: O aumento de vazo devido urbanizao no deve ser transferido para jusante; Deve-se priorizar a recuperao da infiltrao natural da bacia, visando a reduo dos impactos ambientais; A bacia hidrogrfica deve ser o domnio fsico de avaliao dos impactos resultantes de novos empreendimentos, visto que a gua no respeita limites polticos; O horizonte de avaliao deve contemplar futuras ocupaes urbanas; As reas ribeirinhas somente podero ser ocupadas a partir de um zoneamento que contemple as condies de enchentes; As medidas de controle devem ser preferencialmente no-estruturais. Para a implementao destes padres de controle, que busquem uma viso de desenvolvimento sustentvel no ambiente urbano, necessrio um Plano Diretor de Drenagem Urbana. Neste plano devem ser tratados assuntos como a caracterizao do desenvolvimento de

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um local, planejamento da drenagem urbana em etapas, vazes e volumes mximos para vrias probabilidades de ocorrncia, verificao da possibilidade de utilizao de reservatrio para amortecimento de cheias(critrios de dimensionamento, tamanhos, localizao, condies de escoamento), medidas para melhorar a qualidade da gua, regulamentaes pertinentes. Todos estes itens devem ser desenvolvidos em consistncia com objetivos secundrios como recreao pblica, limpeza, proteo pblica e recarga subterrnea (ASCE, 1992).

1.2 Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDrU)O principal objetivo do Plano Diretor de Drenagem Urbana criar os mecanismos de gesto da infra-estrutura urbana, relacionados com o escoamento das guas pluviais, dos rios e arroios em reas urbana. Este planejamento visa evitar perdas econmicas, melhorar as condies de saneamento e qualidade do meio ambiente da cidade, dentro de princpios econmicos, sociais e ambientais definidos pelo Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e Ambiental. O Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDrU) tem como principais produtos: Regulamentao dos novos empreendimentos; Planos de controle estrutural e no-estrutural para os impactos existentes nas bacias urbanas da cidade; Manual de drenagem urbana. A Regulamentao consiste de um decreto municipal que estabelea os critrios bsicos para o desenvolvimento da drenagem urbana para novos empreendimentos na cidade. Esta regulamentao tem o objetivo de evitar que os impactos indesejveis, devidos implantao da edificao e parcelamento do solo com drenagem inadequada, sejam gerados na cidades. O Plano de controle estabelece as alternativas de controle de cada bacia da cidade, reduzindo o risco de ocorrncia de inundao na mesma. O Manual de Drenagem representa o documento que orienta a implementao dos projetos de drenagem na cidade.

1.3 Manual de Drenagem UrbanaDentro dos estudos elaborados no Plano Diretor de Drenagem Urbana, foi desenvolvido um manual para orientar os profissionais que planejam e projetam a drenagem urbana, bem como as diretrizes para a ocupao de reas ribeirinhas. Os objetivos principais deste manual so as definies dos seguintes critrios: Variveis hidrolgicas dos projetos de drenagem urbana na cidade de Porto Alegre; Alguns elementos hidrulicos; Aspectos de ocupao urbana relacionados com a drenagem urbana; Legislao e regulamentao associada; Critrios de avaliao e controle do impacto da qualidade da gua. Este manual orienta, mas no obriga a utilizao dos critrios aqui estabelecidos. Os nicos elementos limitantes so os da legislao pertinente. Cabe ao projetista desenvolver seus projetos dentro do conhecimento existente sobre o assunto, do qual este manual apenas uma parte.

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1.4 Organizao do Manual de DrenagemNo segundo captulo deste manual apresentada a poltica de controle da drenagem urbana adotada na cidade de Porto Alegre, iniciando pela identificao dos impactos, limitao das atuais medidas de controle, princpios das medidas de controle desenvolvidas neste plano e as estratgias de ao dentro do mesmo. No terceiro captulo apresentada a regulamentao relacionada com a drenagem urbana. No quarto captulo so apresentados os elementos conceituais bsicos sobre drenagem urbana. No captulo seguinte so apresentadas as precipitaes caractersticas da cidade, com a definio das equaes correspondentes. Nos captulos seis, sete e oito, so apresentados os critrios de dimensionamento e medidas de controle da drenagem urbana na fonte, microdrenagem e macrodrenagem, respectivamente. A drenagem na fonte corresponde drenagem do empreendimento dentro de parcelamento existente. A microdrenagem envolve a drenagem de novos parcelamentos, enquanto a macrodrenagem corresponde ao projeto de drenagem de reas significativas ( > 1 km2) da cidade com vrios coletores. O Manual de Drenagem no esgota o assunto, mas procura antecipar elementos que possam apresentar dificuldades na definio de projeto dentro da concepo do Plano Diretor.

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2. Princpios do controle da drenagem urbana

O planejamento urbano, embora envolva fundamentos interdisciplinares, na prtica realizado dentro de um mbito mais restrito do conhecimento. O planejamento da ocupao do espao urbano no Brasil, atravs do Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e Ambiental no tem considerado aspectos de drenagem urbana e qualidade da gua, que trazem grandes transtornos e custos para a sociedade e para o ambiente. Neste captulo so apresentados: os impactos devido s polticas anteriores de desenvolvimento da drenagem urbana no Brasil, baseadas na transferncia do fluxo ao longo da cidade; os princpios da nova poltica de controle da drenagem implementada atravs do Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDU); e a estratgia adotada dentro do Plano para atingir as metas de um desenvolvimento urbano sustentvel.

2.1 Impactos na drenagem urbanaAs inundaes em reas urbanas resultam de dois processos, que podem ocorrer isoladamente ou de forma integrada: reas ribeirinhas: os rios geralmente possuem dois leitos: o leito menor, onde a gua escoa na maior parte do tempo; e o leito maior, que inundado em mdia a cada 2 anos. O impacto devido inundao ocorre quando a populao ocupa o leito maior do rio, ficando sujeita enchentes; devido urbanizao: ocupao do solo, com conseqente impermeabilizao das superfcies e implementao de rede de drenagem, faz com que aumentem a magnitude das inundaes, bem como a sua freqncia. O desenvolvimento urbano pode tambm produzir obstrues ao escoamento como aterros, pontes, drenagens inadequadas, entupimentos em condutos e assoreamento; A poltica na drenagem urbana, que prioriza a simples transferncia de escoamento, e a falta de controle da ocupao das reas ribeirinhas tm produzido impactos significativos que so os seguintes:

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aumento das vazes mximas (em at 7 vezes, Leopold (1968)) devido ampliao da capacidade de escoamento de condutos e canais, para comportar os acrscimos de vazo gerados pela impermeabilizao das superfcies; aumento da produo de sedimentos devido desproteo das superfcies e a produo de resduos slidos (lixo); deteriorao da qualidade da gua superficial e subterrnea devido a lavagem das ruas, transporte de material slido, contaminao de aqferos e as ligaes clandestinas de esgoto cloacal e pluvial; danos materiais e humanos para a populao que ocupa as reas ribeirinhas sujeitas s inundaes; impactos que ocorrem devido forma desorganizada como a infra-estrutura urbana implantada, podendo ser citadas: pontes e taludes de estradas que obstruem o escoamento; reduo de seo do escoamento por aterros; deposio e obstruo de rios, canais e condutos por lixo e sedimentos; projetos e obras de drenagem inadequadas. 2.1.1 Impactos nas reas ribeirinhas As inundaes ocorrem, principalmente, pelo processo natural, no qual o rio ocupa o seu leito maior, de acordo com os eventos chuvosos extremos (em mdia com tempo de retorno superior a dois anos). Este tipo de inundao ocorre normalmente em bacias grandes (>500 km2), sendo decorrncia de processo natural do ciclo hidrolgico. Os impactos sobre a populao so causados principalmente pela ocupao inadequada do espao urbano. Essas condies ocorrem, em geral, devido s seguintes aes: como no Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e Ambiental, da quase totalidade das cidades brasileiras, no existe nenhuma restrio quanto ao loteamento de reas com risco de inundao, a seqncia de anos sem inundaes razo suficiente para que empresrios loteiem reas inadequadas; invaso de reas ribeirinhas, que pertencem ao poder pblico, pela populao de baixa renda; ocupao de reas de mdio risco, que so atingidas com freqncia menor, mas que quando o so, provocam prejuzos significativos. Os principais impactos sobre a populao so: prejuzos de perdas materiais e humanas; interrupo da atividade econmica das reas inundadas; contaminao por doenas de veiculao hdrica como leptospirose, clera, entre outras; contaminao da gua pela inundao de depsitos de material txico, estaes de tratamentos e outros equipamentos urbanos. 2.1.2 Impactos devido urbanizao Impacto do desenvolvimento urbano no ciclo hidrolgico O desenvolvimento urbano modifica a cobertura vegetal, provocando vrios efeitos que alteram os componentes do ciclo hidrolgico natural. Com a urbanizao, a cobertura da bacia alterada para pavimentos impermeveis e so introduzidos condutos para escoamento pluvial, gerando as seguintes modificaes no referido ciclo: Reduo da infiltrao no solo;

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O volume que deixa de infiltrar fica na superfcie, aumentando o escoamento superficial. Alm disso, como foram construdos condutos para o esgotamento das guas pluviais, reduzido o tempo de deslocamento com velocidades maiores. Desta forma as vazes mximas tambm aumentam, antecipando seus picos no tempo (figura 2.1); Com a reduo da infiltrao, h uma reduo do nvel do lenol fretico por falta de alimentao (principalmente quando a rea urbana muito extensa), reduzindo o escoamento subterrneo. Em alguns casos, as redes de abastecimento de gua e de esgotamento cloacal possuem vazamentos que podem alimentar o aqferos, tendo efeito inverso do mencionado, no entanto, podem levar contaminao do mesmo; Devido a substituio da cobertura natural ocorre uma reduo da evapotranspirao das folhagens e do solo, j que a superfcie urbana no retm gua como a cobertura vegetal. Na figura 2.1 so caracterizadas as alteraes no uso do solo devido a urbanizao e seu efeito sobre o hidrograma e nos nveis de inundao. Impacto Ambiental sobre o ecossistema aqutico Com o desenvolvimento urbano, vrios elementos antrpicos so introduzidos na bacia hidrogrfica e passam a atuar sobre o ambiente. Alguns dos principais problemas so discutidos a seguir: a) Aumento da Temperatura: As superfcies impermeveis absorvem parte da energia solar, aumentando a temperatura ambiente, produzindo ilhas de calor na parte central dos centros urbanos, onde predomina o concreto e o asfalto. O asfalto, devido a sua cor, absorve mais energia que as superfcies naturais, e o concreto, medida que a sua superfcie envelhece, tende a escurecer e aumentar a absoro de radiao solar. O aumento da absoro de radiao solar por parte da superfcie aumenta a emisso de radiao trmica de volta para o ambiente, gerando o calor. O aumento de temperatura tambm cria condies de movimento de ar ascendente que pode criar de aumento de precipitao. Silveira (1997) mostra que a regio central de Porto Alegre apresenta maior ndice pluviomtrico que a sua periferia, atribuindo essa tendncia urbanizao. Como na rea urbana as precipitaes crticas mais intensas so as de baixa durao, esta condio contribui para agravar as enchentes urbanas. b)Aumento de Sedimentos e Material Slido: Durante o desenvolvimento urbano, o aumento dos sedimentos produzidos na bacia hidrogrfica significativo, devido s construes, limpeza de terrenos para novos loteamentos, construo de ruas, avenidas e rodovias entre outras causas. Na figura 2.2 pode-se observar a tendncia de produo de sedimentos de uma bacia nos seus diferentes estgios de desenvolvimento. As principais conseqncias ambientais da produo de sedimentos so as seguintes: assoreamento das sees da drenagem, com reduo da capacidade de escoamento de condutos, rios e lagos urbanos. A lagoa da Pampulha um exemplo de um lago urbano que tem sido assoreado. O arroio Dilvio em Porto Alegre, devido a sua largura e pequena profundidade, durante as estiagens, tem depositado no canal a produo de sedimentos da bacia e criado vegetao, reduzindo a capacidade de escoamento durante as enchentes; transporte de poluentes agregados ao sedimento, que contaminam as guas pluviais.

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Figura 2.1 Caractersticas das alteraes de uma rea rural para urbana (Schueler, 1987) medida que a bacia urbanizada, e a densificao consolidada, a produo de sedimentos pode reduzir (figura 2.2) , mas um outro problema aparece, que a produo de-7-


lixo. O lixo obstrui ainda mais as redes de drenagem e cria condies ambientais ainda piores. Esse problema somente minimizado com a adequada freqncia da coleta, educao da populao e multas pesadas.

Figura 2.2 Variao da produo de sedimentos em decorrncia do desenvolvimento urbano (Dawdy, 1967) c) Qualidade da gua Pluvial: A qualidade da gua do pluvial no melhor que a do efluente de um tratamento secundrio. A quantidade de material suspenso na drenagem pluvial superior encontrada no esgoto in natura, sendo que esse volume mais significativo no incio das enchentes. Os esgotos podem ser combinados (cloacal e pluvial num mesmo conduto) ou separados ( rede pluvial e cloacal separadas). No Brasil, a maioria das redes do segundo tipo; sendo que somente em reas antigas de algumas cidades ainda existem sistemas combinados. Atualmente, devido falta de capacidade financeira para ampliao da rede de cloacal, algumas prefeituras tm permitido o uso da rede pluvial para transporte do cloacal. Isso pode ser uma soluo inadequada medida que esse esgoto no tratado, alm de inviabilizar algumas solues de controle quantitativo do pluvial. A qualidade da gua que escoa na rede pluvial depende de vrios fatores: da limpeza urbana e sua freqncia; da intensidade da precipitao, sua distribuio temporal e espacial; da poca do ano; e do tipo de uso da rea urbana. Os principais indicadores da qualidade da gua so os parmetros que caracterizam a poluio orgnica e a quantidade de metais. d) Contaminao de aqferos: As principais condies de contaminao dos aqferos urbanos ocorrem devido aos fatos a seguir mencionados: - Aterros sanitrios contaminam as guas subterrneas pelo processo natural de precipitao e infiltrao. Portanto, deve-se evitar que sejam construdos aterros sanitrios em reas de recarga alm de procurar escolher as reas com baixa permeabilidade. Os efeitos da contaminao nas guas subterrneas devem ser examinados quando realizada a escolha do local do aterro;

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- Grande parte das cidades brasileiras utilizam fossas spticas como destino final do esgoto. Esse efluente tende a contaminar a parte superior do aqfero. Esta contaminao pode comprometer o abastecimento de gua urbana quando existe comunicao entre diferentes camadas dos aqferos atravs de percolao e de perfurao inadequada dos poos artesianos; - A rede de condutos de pluviais pode contaminar o solo atravs de perdas de volume no seu transporte e at por entupimento de trechos da rede que pressionam a gua contaminada para fora do sistema de condutos.

2.2 Limitaes de algumas medidas de controleAs limitaes das medidas de controle, freqentemente usadas no Brasil, baseadas na transferncia de escoamento para controle das inundaes urbanas, so caracterizadas a seguir. Drenagem urbana A canalizao de arroios, rios urbanos ou uso de galerias para transportar rapidamente o escoamento para jusante, priorizando o aumento da capacidade de escoamento de algumas sees, no consideraram os impactos que so transferidos. Este processo produz a ampliao da vazo mxima com duplo prejuzo, fazendo com que haja necessidade de novas construes, que no resolvem o problema, apenas o transferem. Mesmo considerando que a soluo escolhida deva ser a canalizao (rios, condutos e galerias para a drenagem secundria), o custo desta soluo chega a ser, em alguns casos, cerca dez vezes maior que o custo de solues que controlam na fonte a ampliao da vazo devido urbanizao. Como em drenagem urbana o impacto da urbanizao transferido para jusante, quem produz o impacto geralmente no o mesmo que sofre o impacto. Portanto, para um disciplinamento do problema necessrio a interferncia da ao pblica atravs da regulamentao e do planejamento. reas ribeirinhas A poltica de controle das inundaes nas reas ribeirinhas tem sido de construir obras de proteo, que geralmente representam custos muitos altos para toda a comunidade. Quando as obras de proteo de inundaes no so construdas, os prejuzos ocorrem nos anos mais chuvosos. Nesta situao, a poltica a de fornecer recursos para atender aos flagelados. Este recurso chega aos municpios na forma de fundo no-reembolsvel e no necessrio realizar concorrncia pblica para o seu gasto. Considerando que as reas de risco geralmente so ocupadas por populao de baixa renda, com esta poltica dificilmente haver processo preventivo de planejamento do espao de risco.

2.3 Princpios do controle da drenagem urbanaOs princpios a seguir caracterizados visam evitar os problemas descritos no item anterior. Estes princpios so essenciais para o bom desenvolvimento de um programa consistente de drenagem urbana. 1. Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDU) faz parte do Plano de Desenvolvimento Urbano e Ambiental (PDDUA) da cidade. A drenagem faz parte da infra-estrutura urbana, portanto,

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deve ser planejada em conjunto com os outros sistemas, principalmente o plano de controle ambiental, esgotamento sanitrio, disposio de material slido e trfego; 2. O escoamento durante os eventos chuvosos no pode ser ampliado pela ocupao da bacia, tanto num simples loteamento, como nas obras de macrodrenagem existentes no ambiente urbano. Isto se aplica a um simples aterro urbano, como a construo de pontes, rodovias, e implementao dos espaos urbanos. O princpio de que cada usurio urbano no deve ampliar a cheia natural. 3. Plano de controle da drenagem urbana deve contemplar as bacias hidrogrficas sobre as quais a urbanizao se desenvolve. As medidas no podem reduzir o impacto de uma rea em detrimento de outra, ou seja, os impactos de quaisquer medidas no devem ser transferidos. Caso isso ocorra, deve-se prever uma medida mitigadora. 4. O Plano deve prever a minimizao do impacto ambiental devido ao escoamento pluvial atravs da compatibilizao com o planejamento do saneamento ambiental, controle do material slido e a reduo da carga poluente nas guas pluviais. 5. O Plano Diretor de Drenagem Urbana, na sua regulamentao, deve contemplar o planejamento das reas a serem desenvolvidas e a densificao das reas atualmente loteadas. Depois que a bacia, ou parte dela, estiver ocupada, dificilmente o poder pblico ter condies de responsabilizar aqueles que estiverem ampliando a cheia. Portanto, se a ao pblica no for realizada preventivamente, atravs do gerenciamento, as conseqncias econmicas e sociais futuras sero muito maiores para todo o municpio. 6. Nas reas ribeirinhas, o controle de inundaes realizado atravs de medidas estruturais e no-estruturais, que dificilmente esto dissociadas. As medidas estruturais envolvem grande quantidade de recursos e resolvem somente problemas especficos e localizados. Isso no significa que esse tipo de medida seja totalmente descartvel. A poltica de controle de inundaes, certamente, poder chegar solues estruturais para alguns locais, mas dentro da viso de conjunto de toda a bacia, onde estas sejam racionalmente integradas com outras medidas preventivas (no-estruturais) e compatibilizadas com o esperado desenvolvimento urbano. 7. O controle deve ser realizado considerando a bacia como um todo e no em trechos isolados. 8. Os meios de implantao do controle de enchentes so o PDDU, as Legislaes Municipal/Estadual e o Manual de Drenagem. O primeiro estabelece as linhas principais, as legislaes controlam e o Manual orienta. 9. O controle permanente: o controle de enchentes um processo permanente; no basta que sejam estabelecidos regulamentos e que sejam construdas obras de proteo; necessrio estar atento s potenciais violaes da legislao e na expanso da ocupao do solo de reas de risco. Portanto, recomenda-se que: nenhum espao de risco seja desapropriado se no houver uma imediata ocupao pblica que evite a sua invaso; a comunidade tenha uma participao nos anseios, nos planos, na sua execuo e na contnua obedincia das medidas de controle de enchentes. 10. A educao: a educao de engenheiros, arquitetos, agrnomos e gelogos, entre outros profissionais; da populao e de administradores pblicos - essencial para que as decises pblicas sejam tomadas conscientemente por todos;

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11. O custo da implantao das medidas estruturais e da operao e manuteno da drenagem urbana deve ser transferido aos proprietrios dos lotes, proporcionalmente a sua rea impermevel, que a geradora de volume adicional, com relao as condies naturais. 12. O conjunto destes princpios trata o controle do escoamento urbano na fonte, distribuindo as medidas de controle para aqueles que produzem o aumento do escoamento e a contaminao das guas pluviais. 13. essencial uma gesto eficiente na manuteno de drenagem e na fiscalizao da regulamentao.

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3. Regulamentao

A regulamentao relacionada com a drenagem urbana tem como objetivo ordenar as aes futuras na cidade quanto a drenagem urbana, visando controlar na fonte os potenciais impactos da urbanizao. Os elementos principais da regulamentao so a lei relativa ao Plano de Desenvolvimento Urbano e Ambiental n. 434 de maro de 2000 e a Minuta do Decreto Municipal que regulamenta a drenagem pluvial na cidade de Porto Alegre.

3.1 Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e AmbientalValorizao ambiental, princpios e estratgias O Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e Ambiental (PDDUA) da cidade de Porto Alegre destaca nos seus princpios bsicos artigo 1o item II a promoo da qualidade de vida e do ambiente, reduzindo as desigualdades e a excluso social. O prprio PDDUA incorpora no ttulo, nos princpios e diretrizes a viso da sustentabilidade ambiental (art. 2o ). O artigo 13 define os objetivos ambientais de valorizao ambiental do Plano, enquanto que o artigo 15 define os elementos naturais do ambiente e o artigo 16 caracteriza o curso de gua pela massa lquida que cobre uma superfcie, seguindo um curso ou formando um banhado, cuja corrente pode ser perene, intermitente ou peridica. A implementao da estratgia ambiental (artigo 17) ser desenvolvida, entre outros, atravs da promoo de aes de saneamento, monitoramento da poluio e de otimizao do consumo energtico. A drenagem urbana insere-se no contexto do saneamento ambiental. Ainda dentro da estratgia de qualificao ambiental, alguns dos programas previstos no art 18, que de alguma forma se inter-relacionam com este plano so o Programa de implantao e manuteno de reas Verdes Urbanas (III), Programa de Gesto Ambiental (V), Programa de Preveno e Controle da Poluio (VI). No art 25 so definidas as estratgias de planejamento da cidade onde se destacam no item III, o Programa de Sistemas de Informaes e no IV o Programa de Comunicao e Educao Ambiental, no qual programas semelhantes previstos neste plano tambm se inserem. Formulao de poltica, planos e programas No art. 39 so definidas as atribuies do Conselho Municipal de Desenvolvimento Ambiental, que visa formular as polticas, planos, programas e projetos de desenvolvimento

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urbano, no qual est inserido o Plano Diretor de Drenagem Urbana (PDDU). Este conselho tem representao municipal, estadual, federal, de entidades governamentais, de entidades nogovernamentais e das regies de planejamento da cidade. O art. 42 define que o planejamento ser elaborado atravs do PPDUA, Plano de Desenvolvimento Urbano e Ambiental, e o art. 43 prev a existncia de Planos Setoriais ou Intersetoriais. Instrumentos de regulao Nos instrumentos de regulao so definidos os tipos de projetos, os estudos necessrios (de acordo com as caractersticas dos mesmos), dando nfase adequao ambiental e controle da poluio, do qual a drenagem um componente importante. Dentro deste contexto, o Estudo de Viabilidade Urbanstica so solicitados para empreendimentos urbanos, buscando analisar o impacto sobre a infra-estrutura urbana como a drenagem (art. 63 pargrafo 1). O PDDUA prev na legislao alguns instrumentos importantes para a drenagem urbana, a seguir relacionados: rea de ocupao rarefeita (art 65) onde esto previstos condicionantes que controlem a contaminao das guas, no alterem a absoro do solo e no tenham risco de inundao; reas de conteno de crescimento urbano (art. 80) so reas que podem ser definidas em funo da densificao atual e seu futuro agravamento devido ao aumento das inundaes ou dos condicionantes de drenagem. A cidade de Porto Alegre possui uma extensa rea ribeirinha onde os custos de drenagem so muitos altos. A impermeabilizao excessiva destas reas pode resultar em problemas significativos na drenagem, com freqentes alagamentos. O plano de cada bacia pode permitir identificar estas reas; reas de Revitalizao (art. 81) representam reas de patrimnio ambiental ou relevantes para a cidade, que necessitam tratamento especial. O art. 83 define como reas de revitalizao: Centro Histrico, Ilhas de Delta do Jacu, Orla do Guaba e Praia de Belas. Apenas o Centro Histrico no possui uma parte de sua rea dentro da zona de risco de inundao ribeirinhas. reas Especiais de Interesse Ambiental (art. 86 Pargrafo 1): so reas singulares que necessitam de tratamento especial. reas de Proteo Ambiental (art. 88) que podem ser de preservao permanente e conservao possuem caractersticas prprias e necessitam de zoneamento especfico. Plano Regulador O art. 97 estabelece uma das principais bases para a regulamentao da drenagem urbana, onde nas zonas identificadas como problemticas devero ser construdos reservatrios de deteno pluvial. No seu pargrafo nico define que ser de atribuio do executivo a definio dos critrios atravs de decreto. No parcelamento do solo, art. 135 estabelece os condicionantes do espao para a drenagem urbana como faixa no-edificvel no pargrafo 3o e 6o define que os novos empreendimentos devem manter as condies hidrolgicas originais da bacia, atravs de amortecimento da vazo pluvial. O artigo 136 restringe o parcelamento do solo ( I ) em terrenos alagadios e sujeitos a inundao, antes de tomadas as providncias para assegurar o escoamento das guas e proteo

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contra as cheias e inundaes e (IV) em terrenos onde as condies geolgicas e hidrolgicas no aconselham a edificao. No pargrafo 1o so definidas as reas alagadias nas margens do Guaba e no pargrafo 5o transferido para o DEP Departamento de Esgotos Pluviais a sua definio. O art. 137 reserva rea para os equipamentos urbanos, entre os quais a drenagem urbana. O artigo 163 X, das disposies transitrias destaca a necessidade de decreto do legislativo para a definio e dimensionamento dos reservatrios de guas pluviais. Um dos aspectos relacionados com a proteo ambiental e a drenagem urbana se refere faixa marginal dos arroios urbanos. O Cdigo Florestal prev a distncia de trinta metros da margem dos arroios, definida pela seo de leito menor. No desenvolvimento das cidades no se observa que este limite seja obedecido, o que dificulta o controle da infra-estrutura da drenagem urbana. Neste sentido, observa-se a necessidade de medidas para atuar sobre a cidade j desenvolvida, e nos casos em que h parcelamento aprovado, alm da cobrana sobre os futuros parcelamentos da cidade.

3.2 Decreto municipalOs princpios da regulamentao proposta baseiam-se no controle na fonte do escoamento pluvial, atravs do uso de dispositivos que amorteam o escoamento das reas impermeabilizadas e/ou recupere a capacidade de infiltrao, atravs de dispositivos permeveis ou pela drenagem em reas de infiltrao. Considerando a legislao municipal que institui o PDDUA, analisado no item anterior, a proposta de decreto regulamenta o artigo 97 como previsto no seu pargrafo nico e no artigo 163 das disposies transitrias. Alm disso, deve-se destacar que no art. 135 pargrafo 6 do parcelamento do solo, a lei tambm prev estas mesmas condies para novos empreendimentos. No anexo A apresentado o decreto municipal que regulamenta os artigos 97 e 135 do Plano de Desenvolvimento Urbano e Ambiental. O decreto se baseia na padronizao de elementos bsicos para a regulamentao que so: a vazo mxima de sada a ser mantida em todos os desenvolvimentos urbanos (novas edificaes ou parcelamentos); o volume de deteno necessrio manuteno da vazo mxima citada no item anterior; incentivar os empreendedores a utilizarem pavimentos permeveis e outras medidas de controle na fonte da drenagem urbana.

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4. Elementos conceituais

Alguns dos temas abordados so definidos a seguir visando um melhor entendimento dos elementos utilizados nos projetos de drenagem urbana.

4.1 Sistemas de drenagemOs sistemas de drenagem so definidos como na fonte, microdrenagem e macrodrenagem. A drenagem na fonte definida pelo escoamento que ocorre no lote, condomnio ou empreendimento individualizado (como lote), estacionamentos, rea comercial, parques e passeios. A microdrenagem definida pelo sistema de condutos pluviais ou canais em um loteamento ou de rede primria urbana. Este tipo de sistema de drenagem projetado para atender a drenagem de precipitaes com risco moderado. A macrodrenagem envolve os sistemas coletores de diferentes sistemas de microdrenagem. Quando mencionado o sistema de macrodrenagem, as reas envolvidas so de pelo menos 2 km2 ou 200 ha. Estes valores no devem ser tomados como absolutos porque a malha urbana pode possuir as mais diferentes configuraes. O sistema de macrodrenagem deve ser projetado com capacidade superior ao de microdrenagem, com riscos de acordo com os prejuzos humanos e materiais potenciais. Na verdade, o que tem caracterizado este tipo de definio a metodologia utilizada para a determinao da vazo de projeto. O Mtodo Racional tem sido utilizado para a estimativa das vazes na microdrenagem, enquanto os modelos hidrolgicos que determinam o hidrograma do escoamento so utilizados para as obras de macrodrenagem. Justamente por ser uma metodologia com simplificaes e limitaes, o Mtodo Racional pode ser utilizado somente para bacias com reas de at 2km2 (que est de acordo com a definio anteriormente mencionada).

4.2 Escoamento e condicionantes de projetoO escoamento em um rio, arroio ou canalizao depende de vrios fatores que podem ser agregados em dois conjuntos: 1. condicionantes de jusante: Os condicionantes de jusante atuam no sistema de drenagem de forma a modificar o escoamento a montante. Os condicionantes de jusante podem ser: estrangulamento do rio devido a pontes, aterros, mudana de

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seo, reservatrios, oceano. Esses condicionantes reduzem a vazo de um rio independentemente da capacidade local de escoamento; 2. condicionantes locais: definem a capacidade de cada seo do rio de transportar uma quantidade de gua. A capacidade local de escoamento depende da rea, da seo, da largura, do permetro e da rugosidade das paredes. Quanto maior a capacidade de escoamento, menor o nvel de gua. Para exemplificar este processo, pode-se usar uma analogia com o trfego de uma avenida. A capacidade de trfego de automveis de uma avenida, em uma determinada velocidade, depende da sua largura e nmero de faixas. Quando o nmero de automveis superior a sua capacidade, o trfego torna-se lento e ocorre congestionamento. Em um rio, medida que chega um volume de gua superior a sua capacidade, o nvel sobe e inunda as reas ribeirinhas. Portanto, o sistema est limitado, nesse caso, capacidade local de transporte de gua (ou de automveis). Considere, por exemplo, o caso de uma avenida que tem uma determinada largura, com duas faixas em um sentido; no entanto, existe um trecho em que as duas faixas se transformam em apenas uma. H um trecho de transio, antes de chegar na mudana de faixa, que obriga os condutores a reduzirem a velocidade dos carros, criando um congestionamento - no pela capacidade da avenida naquele ponto, mas pelo que ocorre no trecho posterior. Neste caso, a capacidade est limitada pela transio de faixas (que ocorre a jusante) e no pela capacidade local da avenida. Da mesma forma, em um rio, se existe uma ponte, aterro ou outra obstruo, a vazo de montante reduzida pelo represamento de jusante e no pela sua capacidade local. Com a reduo da vazo, ocorre aumento dos nveis, provocando o efeito muitas vezes denominado de remanso. O trecho de transio, que sofre efeito de jusante depende de fatores que variam com o nvel, declividade do escoamento e capacidade do escoamento ao longo de todo o trecho. O escoamento pode acontecer de acordo com dois regimes: regime permanente ou nopermanente. O escoamento permanente utilizado para projeto, geralmente com as vazes mximas previstas para um determinado sistema hidrulico. O regime no-permanente permite conhecer os nveis e vazes ao longo do rio e no tempo, representando a situao real. Geralmente uma obra hidrulica que depende apenas da vazo mxima dimensionada para condies de regime permanente e verificada em regime no permanente.

4.3 Risco e incertezaO risco de uma vazo ou precipitao entendido neste manual como a probabilidade (p) de ocorrncia de um valor igual ou superior num ano qualquer. O tempo de retorno (Tr) o inverso da probabilidade p e representa o tempo, em mdia, que este evento tem chance de se repetir.Tr = 1 p

(4.1)

Para exemplificar, considere um dado que tem seis faces (nmeros 1 a 6). Numa jogada qualquer, a probabilidade de sair o nmero 4 p=1/6 (1 chance em seis possibilidades). O tempo de retorno , em mdia, o nmero de jogadas que o nmero desejado se repete. Nesse caso, usando a equao 4.1 acima fica T = 1/(1/6)=6. Portanto, em mdia, o nmero 4 se repete a cada seis jogadas. Sabe-se que esse nmero no ocorre exatamente a cada seis jogadas, mas se jogarmos milhares de vezes e tirarmos a mdia, certamente isso ocorrer. Sendo assim, o

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nmero 4 pode ocorrer duas vezes seguidas e passar muitas sem ocorrer, mas na mdia se repetir em seis jogadas. Fazendo uma analogia, cada jogada do dado um ano para as enchentes. O tempo de retorno de 10 anos significa que, em mdia, a cheia pode se repetir a cada 10 anos ou em cada ano esta enchente tem 10% de chance de ocorrer. O risco ou a probabilidade de ocorrncia de uma precipitao ou vazo igual ou superior num determinado perodo de n anos

Pn = 1 (1 p ) n

(4.2)

Por exemplo, qual a chance da cheia de 10 anos ocorrer nos prximos 5 anos? ou seja deseja-se conhecer qual a probabilidade de ocorrncia para um perodo e no apenas para um ano qualquer. Neste caso,

Pn = 1 (1 1 / 10) 5 = 0,41 ou 41%A probabilidade ou o tempo de retorno calculado com base na srie histrica observada no local. Para o clculo da probabilidade, as sries devem ser representativas e homogneas no tempo. Quando a srie representativa, os dados existentes permitem calcular corretamente a probabilidade. Por exemplo, o perodo de cheia entre 1970 e 1998 no Guaba em Porto Alegre no muito representativo, porque ocorreram apenas enchentes pequenas e fora desse perodo, ocorreram algumas maiores. A srie homognea, quando as alteraes na bacia hidrogrfica no produzem mudanas significativas no comportamento da mesma e, em conseqncia, nas estatsticas das vazes do rio. Em projeto de reas urbanas, como haver alteraes na bacia, o risco adotado se refere ocorrncia de uma determinada precipitao e no necessariamente da vazo resultante, que conseqncia da precipitao em combinao com outros fatores da bacia hidrogrfica. Desta forma, quando no for referenciado de forma especfica neste texto, o risco citado sempre o da precipitao envolvida. O risco adotado para um projeto define a dimenso dos investimentos envolvidos e a segurana quanto s enchentes. A anlise adequada envolve um estudo de avaliao econmica e social dos impactos das enchentes para a definio dos riscos. No entanto, esta prtica invivel devido ao alto custo do prprio estudo, principalmente para pequenas reas. Desta forma, os riscos usualmente adotados so apresentados na tabela 4.1. O projetista deve procurar analisar adicionalmente o seguinte: Escolher o limite superior do intervalo da tabela quando envolverem grandes riscos de interrupo de trfego, prejuzos materiais, potencial interferncia em obras de infraestrutura como subestaes eltricas, abastecimento de gua, armazenamento de produtos danosos quando misturado com gua e hospitais; Quando existir risco de vida humana deve-se buscar definir um programa de defesa civil e alerta alm de utilizar o limite de 100 anos para o projeto. Vale lembrar que embora sejam utilizadas tcnicas estatsticas para a determinao das curvas de probabilidade, associada a esta determinao est a incerteza. Entende-se como incerteza a diferena entre as estatsticas da amostra e da populao de um conjunto de dados. A incerteza fruto dos erros de coleta de dados, da definio de parmetros, da caracterizao de um sistema, das simplificaes dos modelos e do processamento destas informaes para definio do projeto de drenagem.

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Tabela 4.1 - Tempo de retorno para projetos de drenagem urbana Sistema Caracterstica Intervalo Tr Valor freqente (anos) (anos) Microdrenagem Residencial 25 2 Comercial 25 5 reas de prdios pblicos 25 5 Aeroporto 5 10 5 reas comerciais e Avenidas 5 10 10 Macrodrenagem 10 - 25 10 Zoneamento de reas 5 - 100 100* ribeirinhas* limite da rea de regulamentao

4.4 Cenrios de planejamento e alternativas de controle para projetoCenrios utilizados na anlise do Plano Diretor de Drenagem Urbana das bacias Os cenrios de projeto, apresentados neste manual representam as condies na qual a bacia estaria sujeita a diferentes cenrios de desenvolvimento. Os cenrios estudados no PDDrU de cada bacia foram: I Atual : Condies de urbanizao atual, envolve a ocupao urbana no ano de elaborao do Plano obtida de acordo com estimativas demogrficas e imagens de satlite; II - Cenrio PDDUA: Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano e Ambiental: O plano de desenvolvimento urbano em vigor na cidade estabelece diferentes condicionantes de ocupao urbana para a cidade; III - Cenrio atual + PDDUA: Este cenrio envolve a ocupao atual para as partes da bacia onde o Plano foi superado na sua previso, enquanto que para as reas em que o Plano no foi superado, foi considerado o valor de densificao previsto no mesmo. Este cenrio excludente em relao ao II. IV - Cenrio de ocupao mxima: Este cenrio envolve a ocupao mxima de acordo com o que vem sendo observado em diferentes partes da cidade que se encontram neste estgio. Este cenrio representa a situao que ocorrer se o disciplinamento do uso do solo no for obedecido. utilizado como parmetro comparativo. Alternativas de controle para projeto As alternativas de controle para projeto so as situaes propostas prefeitura, com o intuito de reduzir ou minimizar os impactos advindos do crescimento urbano. Podem ser propostas alternativas de controle para regies onde ainda no h ocupao urbana e para os locais, ou regies onde j h urbanizao, no entanto, as previses so de que ela venha a ser intensificada. No caso da regio no ser urbanizada, deve-se considerar as seguintes situaes de ocupao: a) Pr-desenvolvimento: a situao que existia quando a bacia estava em condies naturais. As condies naturais envolvem superfcie permevel e escoamento em leito natural sem canalizao.

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b) Com implementao do empreendimento: este cenrio envolve a avaliao da vazo mxima (para o risco definido de acordo com o projeto), quando a ocupao do solo estiver implementada. A partir da determinao da vazo mxima as medidas de controle so propostas para mant-la a um nvel menor ou igual a vazo mxima do cenrio de prdesenvolvimento, determinada conforme apresentado no item acima Quando esta situao no mais verificada, as alternativas de controle so definidas, dimensionadas e planejadas a partir do cenrio de ocupao existente e a previso de ocupao futura. Neste caso, a vazo mxima existente corresponderia vazo mxima de prdesenvolvimento, e a vazo a ser controlada calculada a partir da previso de mxima ocupao. Assim, as alternativas de controle so projetadas de forma a evitar as obras de ampliao das redes de drenagem existente, para comportarem o acrscimo de escoamento decorrente do crescimento urbano.

4.5 Projeto de Drenagem UrbanaUm projeto de drenagem urbana deve possuir os seguintes componentes principais (Figura 4.1):

Projeto arquitetnico, virio e paisagismo da rea do projeto

Definio das alternativas de drenagem e seu controle

Determinao das variveis: vazo e cargas resultantes dos cenrios de prdesenvolvimento e aps o desenvolvimento

Altera o projeto?

Sim

No

Dimensionamento dos dispositivos

Figura 4.1 Seqncia para desenvolvimento do projeto

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1. Projeto arquitetnico, paisagstico e virio da rea: ocupao da rea em estudo.

envolve o planejamento da

2. Definio das alternativas de drenagem e das medidas de controle: devem ser realizadas para manuteno das condies anteriores ao desenvolvimento, com relao vazo mxima de sada do empreendimento. As alternativas propostas podem ser realizadas em conjunto com a atividade anterior, buscando compatibilizar com os condicionantes de ocupao; 3. Determinao das variveis de projeto para as alternativas de drenagem em cada cenrio: os cenrios analisados devem ser a situao anterior ao desenvolvimento e aps a implantao do projeto. O projeto dentro destes cenrios varia com a magnitude da rea e do tipo de sistema (fonte, micro ou macrodrenagem). As variveis de projeto so a vazo mxima ou hidrograma dos dois cenrios, as caractersticas bsicas do dispositivos de controle e a carga de qualidade da gua resultante do projeto. 4. Projeto da alternativa escolhida: envolve o detalhamento das medidas de controle no empreendimento, inclusive a definio das reas impermeveis mximas projetadas para cada lote, quando o projeto for de parcelamento do solo.

4.6 Alternativas de controle para a rede de drenagem pluvialAs medidas de controle para as redes de drenagem urbana devem possuir dois objetivos bsicos: controle do aumento da vazo mxima e melhoria das condies ambientais. As medidas de controle do escoamento podem ser classificadas, de acordo com sua ao na bacia hidrogrfica, em: distribuda ou na fonte: o tipo de controle que atua sobre o lote, praas e passeios; na microdrenagem: o controle que age sobre o hidrograma resultante de um parcelamento ou mesmo mais de um parcelamento, em funo da rea; na macrodrenagem: o controle sobre reas acima de 2km2 ou dos principais riachos urbanos. No captulo 6 so apresentados os procedimentos para o dimensionamento da drenagem na fonte, enquanto que no captulo 7 e 8 so apresentados, respectivamente os mesmos procedimentos para a microdrenagem e macrodrenagem. As principais medidas de controle so: Aumento da infiltrao atravs de dispositivos como pavimentos permeveis, valo de infiltrao, plano de infiltrao, entre outros. Estas medidas contribuem para a melhoria ambiental, reduzindo o escoamento superficial das reas impermeveis. Este tipo de medida aplicada somente na fonte. Armazenamento: o armazenamento amortece o escoamento, reduzindo a vazo de pico. O reservatrio urbano pode ser construdo na escala de lote, microdrenagem e macrodrenagem. Os reservatrios de lotes so usados quando no possvel controlar na escala de micro ou macrodrenagem, j que as reas j esto loteadas. Os reservatrios de micro e macrodrenagem podem ser de deteno, quando mantido a seco e controla apenas o volume. O reservatrio de reteno quando mantido com lmina de gua e controla tambm a qualidade da gua, mas exige maior volume. Os reservatrios de deteno tambm contribuem para a melhoria da qualidade da gua, se parte do volume (primeira parte do hidrograma) for mantida pelo menos 24 horas na deteno.;

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Aumento da capacidade de escoamento: mudando variveis como rea, rugosidade da seo do escoamento e a declividade, possvel aumentar a vazo e reduzir o nvel. Esta soluo, muito utilizada, apenas transfere para jusante o aumento da vazo, exigindo aumento da capacidade ao longo todo o sistema de drenagem, aumentando exponencialmente o custo.

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5. Precipitao

5.1 ConceitosA precipitao a principal informao hidrolgica de entrada utilizado no clculo das vazes de projeto das obras de drenagem pluvial. A expresso precipitao de projeto identifica a precipitao utilizada na gerao do hidrograma ou vazo de projeto. Neste item so apresentados os fundamentos utilizados para a definio do mtodo de obteno de uma precipitao de projeto. Se o leitor preferir uma aplicao imediata para Porto Alegre pode remeter-se diretamente para o item seguinte. Os primeiros fundamentos referem-se aos conceitos de precipitao observada e precipitao de projeto. A precipitao observada uma seqncia cronolgica de eventos de chuva que podem ser caracterizados, um a um, pelas seguintes variveis (unidades usuais entre parntesis) : lmina precipitada P (mm); durao D (min); intensidade mdia precipitada imd = P/D (mm/h); lmina mxima Pmx (mm) da seqncia de intervalos de tempo t que discretizam D; intensidade mxima imx = Pmx / t (mm/h) posio de Pmx ou imx dentro da durao D (entre 0 e 1, do incio ao fim de D) A precipitao de projeto , por sua vez, um evento crtico de chuva construdo artificialmente com base em caractersticas estatsticas da chuva natural e com base em parmetros de resposta da bacia hidrogrfica. Estas caractersticas estatsticas e parmetros so levados em conta atravs de dois elementos bsicos (unidades usuais entre parntesis): perodo de retorno Tr da precipitao de projeto (anos); durao crtica Dcr do evento (min). O aposto de projeto significa, justamente, que est associado precipitao de projeto um perodo de retorno que foi pr-estabelecido conforme a importncia da obra. Por conveno, atribui-se vazo de projeto ou ao hidrograma de projeto calculado com base nesta precipitao, o perodo de retorno desta. Os critrios usados para a escolha do perodo de retorno foram apresentados no captulo 4. Na realidade, o tempo de retorno escolhido est relacionado com a precipitao e no necessariamente igual ao da vazo, devido variabilidade dos outros fatores utilizados no clculo do hidrograma de projeto. A durao crtica outro elemento indispensvel definio das precipitaes de projeto, pois ela deve ser longa o suficiente para que toda a bacia contribua com o escoamento

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superficial, o que eqivale dizer que a precipitao efetiva (parcela da precipitao total que gera escoamento superficial) deve ter durao igual ao tempo de concentrao da bacia contribuinte. Sobre o modo de clculo do tempo de concentrao consultar o Anexo D Metodologia para determinao do tempo de concentrao. As precipitaes de projeto podem ser constantes ou variadas ao longo de sua durao. A precipitao de projeto constante normalmente utilizada em conjunto com o Mtodo Racional (ver captulo 6 ou 7) e sua durao igual ao tempo de concentrao. A precipitao de projeto varivel no tempo (hietograma de projeto) utilizada para determinar o hidrograma de projeto (ver captulo 8). No hietograma a precipitao definida em intervalos de tempo onde a durao total da precipitao utilizada maior ou igual ao tempo de concentrao. As precipitaes de projeto so normalmente determinadas a partir de relaes intensidade-durao-freqncia (curvas IDF) da bacia contribuinte. Expressas sob forma de tabelas ou equaes, as curvas IDF fornecem a intensidade da precipitao para qualquer durao e perodo de retorno. Pode-se obter uma lmina ou altura de precipitao, multiplicando-se a intensidade dada pela IDF pela sua correspondente durao. Os tipos de precipitao de projeto sugeridas neste Manual so aplicveis em casos comuns de projeto. Em casos especiais, o DEP pode exigir outros tipos de precipitao de projeto.

5.2 Precipitao mxima pontual: IDFA IDF Intensidade- durao - freqncia de um determinado local obtida partir de registros histricos de precipitao de pluvigrafos. Esta precipitao o mximo pontual que possui abrangncia espacial reduzida (veja prximo item). A curva IDF de determinado local fornece a intensidade da chuva (mmh-1) para uma dada durao t (horas) e perodo de retorno Tr (anos). Porto Alegre possui dados pluviogrficos em vrios locais. Para estes locais foram obtidas as curvas IDF em diferentes estudos e no desenvolvimento do PDDrU. Na tabela 5.1 (e no anexo B) so apresentadas equaes da IDF para os locais e a rea de abrangncia sugerida para o seu uso. Algumas IDF foram recomendadas para uso pelo projetista e outras foram abandonadas, com justificativa caso a caso (anexo B).Exemplo 5.1 Para o dimensionamento de microdrenagem numa rea residencial no bairro de Navegantes, determine a Intensidade da precipitao com durao igual a 1hora. Soluo : A durao foi fornecida t= 1h. O dimensionamento numa rea de microdrenagem o tempo de retorno varia de 2 a 5 anos (tabela 4.1) em funo dos prejuzos potenciais. Adotando Tr = 5 anos. A equao da primeira linha da tabela 5.1 corresponde ao bairro mencionado.i= 826,8T 0,143 ( t + 13,3) 0,79 = 826,8x (5) 0,143 (60 + 13,3) 0,79 = 31,63mm / h

A precipitao total no perodo de uma hora ser P = 31,63 * 1 = 31,63 mm.

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Tabela 5.1 - Equaes IDF recomendadas para Porto Alegre por bairroN IDF1 Bairros Arquiplago (Ilha do Lage e Ilha Grande dos Marinheiros), Farrapos, Humait, Anchieta, Vrzea do Gravata, Navegantes, So Joo, Sarandi, Rubem Berta, So Geraldo (regies norte, nordeste e leste do bairro), Santa Maria Goretti, Jardim So Pedro, Jardim Floresta, Jardim Lindia, So Sebastio, Higienpolis, Passo DAreia, Cristo Redentor, Vila Ipiranga (regio norte do bairro), Jardim Itu-Sabar (regio norte do bairro), Boa Vista (regio norte), e Passo das Pedras (regio norte do bairro). Arquiplago (Ilha das Flores e Ilha da Pintada), Marclio Dias, So Geraldo (regies oeste, sul e sudeste do bairro), Floresta, Passo das Pedras (regio sul do bairro), Centro, Independncia, Moinhos de Vento, Auxiliadora, Praia de Belas, Cidade Baixa, Farroupilha, Bom Fim, Rio Branco, Mont Serrat (regio oeste), Bela Vista (regio oeste), Menino Deus, Azenha , Santana, Santa Ceclia, Cristal, Santa Teresa, Medianeira, Santo Antnio, Vila Assuno, Tristeza, Camaqu, Cavalhada, Nonai (regio oeste), Vila Conceio, Pedra Redonda, e Ipanema (regio norte), Vila Ipiranga (regio sul do bairro), Jardim Itu-Sabar (regio sul do bairro), Boa Vista (regio sul), Mont Serrat (regio leste), Bela Vista (regio leste), Trs Figueiras, Chcara das Pedras, Vila Jardim, Petrpolis, Bom Jesus, Jardim Carvalho, Partenon, Jardim Botnico, Jardim do Salso, Nonoai (regio leste), Terespolis, Glria, Cel. Aparcio Borges, Vila Joo Pessoa, So Jos, Ipanema (regio sul), Vila Nova, Cascata, Esprito Santo, Aberta dos Morros (regio oeste), Belm Velho (regio oeste), Guaruj, Hpica (regio oeste), Serraria, e Ponta Grossa (regio oeste), Vila Protsio Alves (regio norte, leste e sul), Agronomia, Lomba do Pinheiro, Restinga, Chapu do Sol, Belm Novo, Lageado, Extrema, Aberta dos Morros (regio leste), Belm Velho (regio leste), Hpica (regio leste), Ponta Grossa (regio leste), e Lami

1

i=

(t + 13,3)0,79Aeroporto

826,8T 0,143

2

i=

1265,67T 0, 052

(t + 12)

0 ,88

T 0 , 05

Redeno

3

i=

1297,9T 0,171

(t + 11,6)0,85

8 Distrito

4

i=

509,859T 0,196 (t + 10)0,72IPH

1 - i a intensidade da chuva em mmh-1, T o perodo de retorno em anos e t a durao em minutos.

5.3 Distribuio espacial e coeficientes de abatimentoA precipitao mxima pontual no ocorre sobre toda a bacia ao mesmo tempo, existe uma natural variabilidade espacial com uma tendncia reduo da precipitao da bacia com relao ao mximo pontual. A precipitao observada possui grande variabilidade espacial mesmo numa pequena rea de alguns quilmetros quadrados. A variabilidade espacial da precipitao dificilmente segue um padro fsico identificvel. Alm disso, essa variada configurao espacial muda rapidamente com os intervalos de tempo sucessivos do evento chuvoso. Em suma, h normalmente, durante a ocorrncia de uma chuva, uma grande quantidade de ncleos de

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precipitao que nascem, crescem, deslocam-se e desaparecem sobre a rea de passagem da chuva, que impede a ocorrncia de uma estrutura espacial estvel. Isto contornado atravs de abordagem estatstica porque ela consegue extrair uma estrutura de correlao espacial dos eventos chuvosos no entorno do ponto de mxima precipitao, com base em hipteses estatsticas. Os coeficientes sugeridos neste manual provm do estudo realizado por Silveira (1996), que estimou a estrutura de correlao espacial para Porto Alegre. O autor obteve uma expresso para o coeficiente de abatimento (reduo) radial da precipitao, em funo da rea ao redor do ponto de maior intensidade. A expresso obtida dada por :

K A = 1 0,25

A

(5.1)

onde: KA : coeficiente de abatimento (entre 0 e 1); A: rea em km2 ; : distncia terica onde a correlao espacial se anula (varivel com a durao do evento). Para Porto Alegre pode-se usar a equao emprica para :

= 0,054t + 12,9onde: t: durao do evento em minutos; : obtido em km.

(5.2)

Na Figura 5.1 apresentada a variao de KA com a rea. Na prtica, pode-se usar a expresso de KA juntamente com qualquer IDF de Porto Alegre, pois admite-se que a estrutura de correlao espacial a mesma para curvas IDF urbanas ou suburbanas. O uso do coeficiente de abatimento KA possibilita corrigir, pela rea da bacia, a altura ou intensidade mdia de precipitao dada por uma IDF vlida para esta bacia. Alternativamente, possibilita desenhar isoietas concntricas no entorno da precipitao mxima dada pela IDF, arbitrariamente posicionada no centro geomtrico da bacia. Recomenda-se utilizar o abatimento espacial dos valores mximos pontuais para bacias com rea superior a 10 km2.porcentagem da chuva mxima pontual

100 95 90 85 80 75 70 65 60 0 100 200 300 400 500rea (km 2) durao 30 min durao 60 min durao 90 min durao 120 min

Figura 5.1 - Coeficiente de Abatimento das Chuvas de Porto Alegre

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Exemplo 5.2 : Para uma bacia de 25 km2 em Porto Alegre a durao da chuva escolhida de 3 horas e o tempo de retorno de 10 anos, determine a Intensidade mxima pontual e a da bacia hidrogrfica (regio 4 da tabela 5.1). Soluo : A curva de Intensidade, durao e freqncia para a regio 4 e a intensidade para 10 anos e 3 horas de durao ficai= 509,85.T 0,196 ( t + 10) 0,72 = 509,85.(10) 0,196 (180 + 10) 0,72 = 18,40mm / h

A precipitao total pontual no perodo 18,40 x 3 h = 55,2 mm. A precipitao sobre a bacia obtida utilizando o coeficiente de abatimento, onde inicialmente calculado o fator = 0,054 t + 12,9 = 0,054 x180 + 12,9 = 22,62 km.

O coeficiente de abatimento K A = 1 0,25 A 0,25 25 = 1 = 0,944 22,62

A precipitao da bacia fica I = 18,40 x 0,944= 17,37 mm/h P = 55,2 x 0,944 = 52,1 mm

5.4 Distribuio temporalA precipitao natural possui grande variabilidade temporal durante um evento chuvoso e de evento para evento. Assim, tambm a variabilidade temporal da precipitao natural dificilmente segue um padro formal identificvel, ou seja os hietogramas que se sucedem no tempo so diferentes uns dos outros. A variabilidade temporal nas chuvas de projeto depende do mtodo hidrolgico utilizado. O Mtodo Racional considera a chuva de projeto com intensidade constante em toda a sua durao, retirada diretamente da curva IDF. Os mtodos baseados em hidrogramas unitrios utilizam a precipitao varivel no tempo. Nesta situao, os mtodos mais usados so aqueles que atribuem uma distribuio arbitrria temporal para chuvas de projeto, baseadas em cenrios que produzem inundaes crticas. Neste manual apresentado o mtodo dos blocos alternados, que constri o hietograma de projeto a partir da curva IDF. A durao total da precipitao igual ou maior que o tempo de concentrao da bacia, permitindo que toda a bacia sinta o efeito da precipitao. O tempo total da simulao deve ser pelo menos duas vezes o tempo de concentrao, permitindo que toda a precipitao atue sobre o hidrograma de sada. O intervalo de tempo das precipitao deve ser igual, e preferencialmente menor a 1/3 do tempo de pico do hidrograma unitrio da bacia. Como este valor nem sempre est disponvel, recomendvel utilizar um intervalo de tempo que seja menor igual a 1/10 do tempo de concentrao. Sugere-se considerar intervalos entre 5 e 10 minutos em hietogramas com durao total de at 2 horas. Para duraes maiores que 2 horas recomenda-se utilizar intervalos entre 10 e 20 min.

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5.4.1 Mtodo dos Blocos Alternados A metodologia denominada de bloco alternadas distribui a precipitao ao longo do tempo de forma a buscar um cenrio crtico de precipitao. Este cenrio baseia-se em precipitao pequena e mdia no incio do tempo e precipitao alta prximo do final da durao, quando geram hidrogramas com grande pico. Metodologia: 1. Para o tempo de retorno escolhido, calcular atravs da IDF selecionada a precipitao correspondente durao, espaadas pelo intervalo de tempo at a durao total. Por exemplo, sendo a durao total de 60 min e o intervalo de tempo de 10 min, calcula-se a partir da IDF as precipitaes de 10, 20, 30, 40, 50 e 60 minutos. Este valores so precipitaes acumuladas, Pa(t), para cada durao. 2. Considerando que a precipitao em cada intervalo de tempo a diferena entre dois intervalos de tempo, obtm-se a primeira verso do hietograma. Por exemplo, a Pi(t=30min) = Pa(30min)-Pa(20min). Geralmente este resultado mostrar o valor mximo no primeiro intervalo de tempo, portanto o hietograma deve ser reordenado para buscar cenrios mais desfavorveis; 3. Para reordenar o hietograma posicione o maior (primeiro) valor a 50% da durao, o segundo logo aps ao anterior e o terceiro antes do maior valor e assim, sucessivamente (veja exemplo 5.3).Exemplo 5.3: Definio de uma chuva de projeto de 40 minutos em Navegantes, com perodo de retorno de 5 anos, em intervalos de 5 minutos. Soluo: Na tabela 5.2, coluna 2 so apresentados os valores de intensidade de precipitao para duraes de at 40 minutos e intervalos de 5 minutos. A precipitao total acumulada apresentada na coluna 3. As precipitaes desacumuladas so apresentadas na coluna 4 e reordenadas como apresentado nas colunas 5 e 6, resultando nos valores da coluna 7. Tabela 5.2 - Hietograma de 40 minutos pelo mtodo dos blocos alternados Tempo (min) 5 10 15 20 25 30 35 40 I (1) (mm/h) 104,72 86,53 74,21 65,25 58,43 53,03 48,64 45,00 Pacum (2) (mm) 8,73 14,42 18,55 21,75 24,35 26,52 28,38 30,00 Pdesac (3) (mm) 8,73 5,59 4,13 3,20 2,59 2,17 1,86 1,63 Ordem Decrescente 1 2 3 4 5 6 7 8 Ordem alternada 7 5 3 1 2 4 6 8 Prearr (4) (mm) 1,86 2,59 4,13 8,73 5,69 3,20 2,17 1,63

1 - calculado com a IDF vlida para Navegantes com t dado pela 1 coluna 2 - multiplicao da 1 coluna (tempo) pela 2 (i) dividida por 60 3 - o hietograma completamente adiantado obtido pela desacumulao da 3 coluna 4 o hietograma final resultante do rearranjo dado pela ordenao alternada

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6. Controle da drenagem na fonte

O dimensionamento da drenagem proveniente de um lote, condomnio ou outro empreendimento individualizado, estacionamento, parques e passeios so denominados aqui de drenagem na fonte. De acordo com a regulamentao municipal, a drenagem desta rea deve possuir uma vazo mxima de sada igual ou menor que a vazo mxima de prdesenvolvimento. O Decreto Municipal, que regulamenta os aspectos de drenagem urbana do Plano Diretor (veja captulo 3), especifica procedimentos para reas menores e maiores que 100 ha. Para as reas menores, o dimensionamento pode ser realizado com equaes gerais para o municpio (que j embutem a precipitao e os limites de vazo). Para reas maiores necessrio um estudo hidrolgico especfico. No item seguinte so apresentados os elementos tcnicos do decreto e os procedimentos para dimensionamento, considerando desenvolvimentos com rea menor ou igual a 100 ha. Tambm so descritos os dispositivos que podem ser utilizados associados com este controle. No captulo seguinte so descritos os mtodos utilizados para o controle das reas maiores que 100 ha.

6.1 Dimensionamento da drenagem pluvial na fonteComo foi descrito no captulo 2 deste manual, existem vrios impactos decorrentes da escolha dos sistemas de drenagem que priorizam o aumento da capacidade de escoamento nas redes de micro e macrodrenagem. Para evitar os referidos impactos, o decreto municipal prev que o controle possa ser realizado dentro do lote ou no loteamento. O decreto municipal que disciplina este controle (anexo A) se baseia no seguinte (figura 6.1): 1. A vazo de sada do novo empreendimento deve ser mantida igual ou menor que a vazo de pr-desenvolvimento; 2. A vazo de pr-desenvolvimento foi determinada para a cidade de Porto Alegre segundo o referido decreto em 20,8 l/(s.ha); 3. Para manter a vazo de pr-desenvolvimento existem vrias alternativas. O decreto pressupe que o projetista utilizar um reservatrio e apresenta a equao para determinar o volume necessrio (projetos at 100 ha), que V = 4,25 A. AI onde: (6.1)

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V: volume em m3; A: rea drenada para jusante do empreendimento (ha); AI: rea impermevel que drena a precipitao para os condutos pluviais (% da rea total A). Para projetos com reas maiores que 100 ha o DEP solicita um estudo hidrolgico especfico; 4. O decreto permite a reduo do volume reservatrio da equao 6.1 atravs do uso de medidas de controle na fonte como: reas de infiltrao; pavimentos permeveis e trincheiras de infiltrao. Para cada um destes elementos so especificadas as porcentagens de redues da rea impermevel no clculo do volume (tabela 6.1); 5. Para a verificao da possibilidade de uso de dispositivos de infiltrao utilize os critrios apresentados na tabela 6.2 (ou no item 6.3); 6. O dimensionamento dos dispositivos selecionados (reservatrios e/ou aumento da infiltrao) so realizados com base nos elementos apresentados no item a seguir.

Figura 6.1 - Fluxograma das atividades do projeto

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Tabela 6.1 Percentagem de redues da rea impermevel permitida pelo Decreto Reduo da rea Tipo de medida impermevel em % Drenagem de 100% de superfcie impermevel 40 para uma rea de infiltrao com drenagem Drenagem de 100% de superfcie impermevel 80 para uma rea de infiltrao sem drenagem Drenagem de 100% da superfcie impermevel 50 para pavimento permevel Drenagem de 100% da superfcie impermevel 80 para trincheira de infiltrao Nos itens a seguir so apresentados os tipos de estrutura utilizadas para o controle do escoamento, bem como a metodologia recomendada para dimensionamento. Ao final da apresentao de cada metodologia apresentado um exemplo de dimensionamento.

6.2 Tipos de dispositivos de reduo do escoamento superficialO controle na fonte pode usar diferentes dispositivos que mantenham a vazo de sada do lote ou loteamento a valor igual ou menor que a vazo de pr-desenvolvimento. Os dispositivos que podem ser utilizados so os que: Aumentam a rea de infiltrao atravs de: valos, poos e bacias de infiltrao, trincheiras de infiltrao ou bacias de percolao, pavimentos permeveis e mantas de infiltrao (descritos a seguir no item 6.3); Armazenam temporariamente a gua em reservatrios locais (item 6.4). A seguir so descritos os principais tipos de dispositivo para controle do escoamento na fonte, os condicionantes para sua utilizao e critrios para dimensionamento das estruturas.

6.3 Infiltrao e percolao6.3.1 Critrios para escolha das estruturas de infiltrao ou percolao No projeto da urbanizao de uma rea, a preservao da infiltrao da permite manter condies mais prximas possveis das condies naturais. As desvantagens dos dispositivos que permitem maior infiltrao e percolao so (Urbonas e Stahre, 1993): reduo das vazes mximas jusante; reduo do tamanho dos condutos; aumento da recarga do aqfero; preservao da vegetao natural; reduo da poluio transportada para os rios; impermeabilizao do solo de algumas reas pela falta de manuteno; aumento do nvel do lenol fretico, atingindo construes em subsolo. Os dispositivos de infiltrao e percolao so apresentados na tabela 6.2 caractersticas principais e comentados a seguir. precipitao vantagens e as seguintes

com as suas

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Tabela 6.2 Dispositivos de infiltrao e percolao Dispositivo Planos e Valos de Infiltrao com drenagem Planos e Valos de Infiltrao sem drenagem CaractersticasGramados, reas com seixos ou outro material que permita a infiltrao natural Gramados, reas com seixos ou outro material que permita a infiltrao natural Superfcies construdas de concreto, asfalto ou concreto vazado com alta capacidade de infiltrao

VantagensPermite infiltrao de parte da gua para o subsolo. O decreto permite reduzir a rea impermevel do escoamento que drena para o plano em 40% Permite infiltrao da gua para o sub-solo. O decreto permite reduzir a rea impermevel do escoamento que drena para o plano em 80% Permite infiltrao da gua. O decreto permite reduzir a rea impermevel do escoamento que drena para o plano em 80%

DesvantagensPara planos com declividade > 0,1% a quantidade de gua infiltrada pequena e no pode ser utilizado para reduzir a rea impermevel; o transporte de material slido para a rea de infiltrao pode reduzir sua capacidade de infiltrao O acmulo de gua no plano durante o perodo chuvoso no permite trnsito sobre a rea. Planos com declividade que permita escoamento para fora do mesmo.

Condicionantes fsicos para a utilizao da estruturaProfundidade do lenol fretico no perodo chuvoso maior que 1,20 m. A camada impermevel deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltrao do solo quando saturado no deve ser menor que 7,60 mm/h. Profundidade do lenol fretico no perodo chuvoso maior que 1,20 m. A camada impermevel deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltrao do solo quando saturado no deve ser menor que 7,60 mm/h. Profundidade do lenol fretico no perodo chuvoso maior que 1,20 m. A camada impermevel deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltrao do solo quando saturado no deve ser menor que 7,60 mm/h. Profundidade do lenol fretico no perodo chuvoso maior que 1,20 m. A camada impermevel deve estar a mais de 1,20 m de profundidade. A taxa de infiltrao do solo quando saturado no deve ser menor que 7,60 mm/h. Para o caso de bacias de percolao a condutividade hidrulica saturada no deve ser menor que 2.10-5 m/s.

Pavimentos permeveis

No deve ser utilizado para ruas com trfego intenso e/ou de carga pesada, pois a sua eficincia pode diminuir.

Poos de Infiltrao, trincheiras de infiltrao e bacias de percolao

Volume gerado no interior do solo que permite armazenar a gua e infiltrar

Reduo do escoamento superficial e amortecimento em funo do armazenamento

Pode reduzir a eficincia ao longo do tempo dependendo da quantidade de material slido que drena para a rea.

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Infiltrao Segundo Urbonas e Stahre (1993), sob as seguintes condies, a disposio de guas pluviais por infiltrao no recomendada: Profundidade do lenol fretico no perodo chuvoso menor que 1,20 m, abaixo da superfcie infiltrante; Camada impermevel a 1,20 m ou menos da superfcie infiltrante; A superfcie infiltrante est preenchida (ao menos que este preenchimento seja de areia ou cascalho limpos); Os solos superficiais e subsuperficiais so classificados, segundo o SCS, como pertencentes ao grupo hidrolgico D, ou a taxa de infiltrao saturada menor que 7,60 mm/h, como relatado pelas pesquisas de solo do SCS; Se estas condies no exclurem o local, deve ser feita uma segunda avaliao, usando o mtodo desenvolvido pela Swedish Association for Water and Sewer Works em 1983, e apresentado por Urbonas e Stahere (1993). A cada caracterstica do local associada uma pontuao. O somatrio dos pontos informa o resultado da avaliao. Assim: Se o total for menor que 20, o local deve ser descartado; Entre 20 e 30, o local um candidato a receber um dispositivo de infiltrao; Se o total for maior que 30, o local pode ser considerado excelente. A tabela 6.3 fornece os valores dos pontos de acordo com cada caracterstica. Percolao Urbonas e Stahre (1993) identifica as seguintes condies no qual no podem ser utilizados as trincheiras de infiltrao e percolao: Profundidade do lenol fretico no perodo chuvoso menor que 1,20 m, abaixo do fundo do leito de percolao; Camada impermevel a 1,20 m ou menos do fundo do leito de percolao; O leito de percolao est preenchida (ao menos que este preenchimento seja de areia ou cascalho limpos); Os solos superficiais e subsuperficiais so classificados, segundo o SCS, como pertencentes aos grupos hidrolgicos C ou D, ou a condutividade hidrulica saturada dos solos menor que 2.10-5 m/s. Da mesma forma que para o caso de infiltrao, se estas condies no exclurem o local onde se deseja colocar um dispositivo de percolao, deve ser feita uma avaliao usando o mtodo desenvolvido pela Swedish Association for Water and Sewer Works. A tabela 6.3 indica a pontuao.

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Tabela 6.3 - Sistema de pontuao para avaliao de possveis locais de implantao de dispositivos de infiltrao e/ou percolao (Urbonas e Stahre, 1993)Caractersticas 1. Razo entre rea impermevel contribuinte (AIMP) e rea de infiltrao (AINF) AINF > 2.AIMP AIMP AINF 2.AIMP 0,50.AIMP AINF AIMP Superfcies impermeveis menores que 0,50.AIMP no devem ser usadas para infiltrao 2. Natureza da camada de solo superficial Solos grosseiros com baixa taxa de material orgnico Solo com taxas de matria orgnica intermedirias Solos granulados finos com alta taxa de material orgnico 3. Subsuperficial Se os solos subsuperficiais so mais grosseiros que os solos da superfcie, associe o mesmo nmero de pontos daquele dos solos de superfcie associado no item 2 Se os solos subsuperficiais so mais granulados finos que os solos da superfcie, use os seguintes pontos: Cascalho ou areia Areia siltosa ou lemo Silte fino ou argila 4. Declividade (S) da superfcie de infiltrao S 20 % 5. Cobertura vegetal Cobertura de vegetao natural, saudvel Gramado bem estabelecido Gramado novo Sem vegetao solo nu 6. Grau de trfego na superfcie de infiltrao Pouco trfego de pedestres Trfego de pedestres mdio (parque, gramado) Muito trfego de pedestres (campos esportivos) Pontos 20 10 5

7 5 0

7 5 0 5 3 0 5 3 0 -5 5 3 0

Para testar se o local um candidato a uma estrutura do tipo desejado, preenche-se o modelo de procedimento de projeto chamado Verificao preliminar da aplicabilidade para estruturas somente de infiltrao parte 1 para o caso de estruturas de infiltrao, como pavimentos permeveis, valos de infiltrao e bacias de infiltrao, ou Verificao preliminar da aplicabilidade para estruturas somente de percolao parte 1 para o caso de estruturas de percolao como as trincheiras de infiltrao ou bacias de percolao, poos de infiltrao, mantas de infiltrao. Em caso de aprovao, passa-se para o modelo de procedimento de projeto chamado Verificao preliminar da aplicabilidade de estruturas de infiltrao ou percolao parte 2, baseado na tabela do Swendish Association for Water and Sewer Works (1983).

Exemplo 6.1. Deseja-se verificar se em um determinado lote pode ser instalada uma estrutura de infiltrao ou percolao. rea disponvel de 210 m2 e est conectada a um telhado, cuja rea de 100 m2. A declividade da superfcie de infiltrao de 10%. A maior parte do solo superficial e do subsuperficial composta de silte grosseiro. Ento, para o caso de um dispositivo de infiltrao:

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Modelo de procedimento de projeto Verificao preliminar da aplicabilidade para estruturas somente de infiltrao parte 1 Projetista: Empresa: Data: Projeto: Localizao: Obs.: cada item possui um fator parcial f, que assume o valor correspondente alternativa assinalada 1. Profundidade (Prof) do lenol fretico no perodo chuvoso abaixo da superfcie Menor que 1,20 m (Sim ou No, indicando a profundidade caso seja No): Sim f1 = 0 No X f1 = 1 Prof = 1,50 m

2. Camada impermevel da superfcie infiltrante 1,20 m ou menos (assinale Sim ou No, indicando a profundidade caso seja No): Sim f2 = 0 Prof = No X f2 = 1 3. A superfcie infiltrante est preenchida (assinale Sim ou No): Sim No X f 3 = 1 Preenchimento com areia ou cascalho limpos (caso a anterior seja Sim) Sim f3=1 No f3=0 4. Solos das duas camadas do tipo D, do SCS (assinale Sim ou No): ou a taxa de infiltrao saturada menor que 7,60 mm/h Sim f4=0 No X f 4 = 1

1,80

m

5.Fator f global f = f1.f2.f3.f4 f= 1 5. Concluso Se f = 1, marcar a opo passar para a parte 2 Se f = 0, marcar a opo no passar para a parte 2 Passar para parte 2 X No passar para parte 2 Observaes: Caso a concluso indique No passar para parte 2 significa que o local no candidato a receber a estrutura de infiltrao, devendo ser utilizada outra alternativa.

No caso de um dispositivo de percolao:

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Modelo de procedimento de projeto Verificao preliminar da aplicabilidade para estrutur

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Manual Drenagem Urbana (1)