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Orientador: Jorge Henrique Alves Prodanoff
Juliana Pereira Pardal Pinho Carline
PROPOSTA DE DIMENSIONAMENTO DE
RESERVATÓRIOS PARA CONTROLE DE
CHEIAS NA REGIÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA
DO RIO GUERENGUÊ - ARROIO PAVUNA
PRÓXIMA À LAGOA DE JACAREPAGUÁ/RJ
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
MARÇO de 2019
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
MARÇO de 2019
PROPOSTA DE DIMENSIONAMENTO DE RESERVATÓRIOS PARA
CONTROLE DE CHEIAS NA REGIÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO
GUERENGUÊ - ARROIO PAVUNA PRÓXIMA À LAGOA DE
JACAREPAGUÁ/RJ
Juliana Pereira Pardal Pinho Carline
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL
ÊNFASE EM RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE.
Examinada por:
(Orientador) Prof. Jorge Henrique Alves Prodanoff, D.Sc.
Prof. Paulo Renato Diniz Junqueira Barbosa, Ph.D.
Eng.º Igor Cardoso Silveira (SMIH)
i
Carline, Juliana Pereira Pardal Pinho
Proposta de dimensionamento de reservatórios para controle
de cheias na região da bacia hidrográfica do rio Guerenguê -
Arroio Pavuna próxima à lagoa de Jacarepaguá/RJ/ Juliana
Pereira Pardal Pinho Carline – Rio de Janeiro:
UFRJ/ESCOLA POLITÉCNICA, 2019.
X, 115 p.: il.; 29,7 cm
Orientador: Jorge Henrique Alves Prodanoff
Projeto de Graduação – UFRJ/POLI/ Engenharia Civil
Ênfase em Recursos Hídricos e Meio Ambiente, 2019.
Referências Bibliográficas: p. 113-115
1. Introdução. 2. Fundamentação Teórica. 3. Materiais e
Métodos. 4. Estudo de Casos. 5. Conclusão. I. Alves
Prodanoff, Jorge Henrique. II. Universidade Federal do Rio de
Janeiro, UFRJ, Engenharia Civil Ênfase em Recursos
Hídricos e Meio Ambiente. III. Proposta de dimensionamento
de reservatórios para controle de cheias na região da bacia
hidrográfica do rio Guerenguê - Arroio Pavuna próxima à
lagoa de Jacarepaguá/RJ.
ii
Dedicatória
À minha mãe, pelo exemplo de vida, apoio e amor; e por todo estímulo e
inspiração, ainda que involuntário.
Ao meu marido, pelo apoio, companheirismo, paciência e dedicação.
À minha filha pela alegria de viver diária.
Aos meus familiares e amigos, sempre presentes.
iii
Agradecimentos
Em primeiro lugar, agradeço ao meu mestre e orientador Jorge Henrique Alves
Prodanoff, não apenas pelos inestimáveis conhecimentos técnicos transmitidos, mas
também pela amizade, pela confiança e por toda dedicação.
A todos os professores, em especial aos do DRHIMA/POLI/UFRJ, pelo incentivo,
pelas lições de cidadania e pela educação intelectual e moral, que contribuíram para
minha formação acadêmica e início da carreira profissional.
A todos que de alguma forma contribuíram, direta ou indiretamente, para a
realização deste trabalho.
iv
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como
parte dos requisitos necessários para obtenção de grau de Engenheiro Civil
Ênfase em Recursos Hídricos e Meio Ambiente.
PROPOSTA DE DIMENSIONAMENTO DE RESERVATÓRIOS PARA
CONTROLE DE CHEIAS NA REGIÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO
GUERENGUÊ - ARROIO PAVUNA PRÓXIMA À LAGOA DE
JACAREPAGUÁ/RJ
Juliana Pereira Pardal Pinho Carline
Março/2019
Orientador: Jorge Henrique Alves Prodanoff
Curso: Engenharia Civil Ênfase em Recursos Hídricos e Meio Ambiente
Nas bacias hidrográficas (BH) densamente urbanizadas, onde o espaço
disponível para grandes intervenções é limitado, a utilização de soluções de controle
distribuída de águas pluviais (AP), que utilizam técnicas de desenvolvimento de baixo
impacto (LID), pode oferecer uma solução eficaz para resolver problemas de
inundações. O objetivo deste estudo é reanalisar os critérios de dimensionamento das
estruturas de controles distribuídas dentro de uma bacia hidrográfica urbanizada,
atualmente utilizadas para redução dos níveis de inundação. O rio Guerenguê - Arroio
Pavuna, bacia de Jacarepaguá-RJ, é um excelente estudo de caso porque experimenta
enchentes quase anualmente e o processo de urbanização limitou o espaço para o
armazenamento das águas pluviais de forma tradicional, onde se utiliza de controles
centralizados.
Palavras-chave: Estruturas de controles distribuídas, Bacia hidrográfica do rio
Guerenguê-Arroio Pavuna, Reservatórios de armazenamento, Reservatórios de retardo,
Lei das piscininhas, Storm and Sanitary Analysis (SSA).
v
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment
of the requirements for the degree of Engineer.
PROPOSAL FOR SIZING TANKS FOR FLOOD CONTROL IN THE REGION
OF THE RIVER BASIN OF RIO GUERENGUÊ – ARROIO PAVUNA NEAR
JACAREPAGUÁ LAGOON / RJ.
Juliana Pereira Pardal Pinho Carline
March/2019
Advisor: Jorge Henrique Alves Prodanoff
Course: Civil Engineering Emphasis on Water Resources and Environment
In densely urbanized river basins , where space for large interventions is limited,
the use of distributed rainwater solutions using low impact development (LID) techniques
can provide an effective solution to solve flood problems. The objective of this study is
to reanalyze the scaling criteria of distributed control structures within an urbanized
hydrographic basin, currently used to reduce flood levels. The Guerenguê River - Arroio
Pavuna, basin of Jacarepaguá-RJ, is an excellent case study because it experiences
floods almost annually and the urbanization process has limited the space for storing
rainwater in a traditional way, where centralized controls are used.
Keywords: Distributed Control Structures, Guerenguê-Arroio Pavuna River Basin,
Storage tanks, Reservoirs delay, Storm and Sanitary Analysis (SSA).
vi
Sumário
1. Introdução.............................................................................................................. 1
1.1. Tema .............................................................................................................. 1
1.2. Caracterização................................................................................................ 2
1.2.1. Caracterização da Cidade do Rio de Janeiro ........................................... 2
1.2.2. Caracterização da Bacia do Rio Guerenguê/Arroio Pavuna ..................... 9
1.3. Justificativa ................................................................................................... 16
1.4. Objetivos....................................................................................................... 16
1.5. Metodologia .................................................................................................. 16
1.6. Descrição...................................................................................................... 17
2. Fundamentação Teórica ...................................................................................... 18
2.1. Contextualização .......................................................................................... 18
2.1.1. Ciclo hidrológico .................................................................................... 18
2.1.2. Efeito da urbanização sobre o comportamento hidrológico .................... 20
2.1.3. Enchentes ............................................................................................. 24
2.1.4. Prejuízos com as enchentes .................................................................. 25
2.2. Estudo Hidrológico ........................................................................................ 29
2.2.1. Soluções tradicionais de sistemas de macrodrenagem.......................... 30
2.2.2. Definição de critérios, coeficientes e parâmetros de projeto .................. 34
vii
2.3. Modelo Chuva x Deflúvio .............................................................................. 43
2.3.1. Método do Hidrograma Unitário do “U.S. Soil Conservation Service” (atual
NRCS) 43
2.4. Dimensionamento Hidráulico ........................................................................ 48
2.4.1. Critérios, Coeficientes e Parâmetros de Projeto .................................... 48
2.4.2. Velocidades Admissíveis ....................................................................... 49
2.5. Simulação Hidráulica-Hidrológica ................................................................. 50
2.5.1. Modelo de Simulação - Autodesk® Storm and Sanitary Analysis 2017 .. 51
2.6. Medidas Não Convencionais ........................................................................ 52
2.6.1. Retardamento dos Escoamentos ........................................................... 55
2.6.2. Detenção / Retenção de Escoamentos .................................................. 58
2.6.3. Pôlder .................................................................................................... 72
3. Materiais e Métodos ............................................................................................ 74
3.1. Meio Físico ................................................................................................... 74
3.1.1. Aspectos Climáticos da Bacia de Jacarepaguá ..................................... 74
3.2. Dados de projeto .......................................................................................... 75
3.3. Tempo de concentração ............................................................................... 79
3.4. Intensidade pluviométrica ............................................................................. 79
3.5. Hidrogramas ................................................................................................. 80
4. Estudo de Casos ................................................................................................. 81
viii
4.1. Considerações Iniciais .................................................................................. 81
4.2. Caso 1 .......................................................................................................... 82
4.3. Caso 2 ........................................................................................................ 104
4.4. Caso 3 ........................................................................................................ 106
5. Conclusão.......................................................................................................... 108
5.1. Descrição dos estudos contemplados ......................................................... 108
5.2. Análise dos Resultados .............................................................................. 108
5.3. Considerações Finais ................................................................................. 111
Referências .............................................................................................................. 113
ix
Índice de Figuras
Figura 1 - Altimetria meridional do Estado do Rio de Janeiro, com enfoque na Região
Metropolitana. (PMSB-MAP, 2015) ............................................................................... 3
Figura 2 - Cotas altimétricas absolutas da cidade do Rio de Janeiro (PMSB-MAP, 2015).
..................................................................................................................................... 4
Figura 3 - Localização da cidade do Rio de Janeiro com as Áreas de Planejamento
(PMSB-MAP, 2015). ..................................................................................................... 5
Figura 4 - Mapa de Uso e Ocupação do Solo. (PMSB-MAP, 2015). ............................. 6
Figura 5 - Macrobacias e sub-bacias hidrográficas da cidade do Rio de Janeiro (PMSB-
MAP, 2015). .................................................................................................................. 7
Figura 6 - Hidrografia do município do Rio de Janeiro (PMSB-MAP, 2015)................... 8
Figura 7 - Macrobacia de Jacarepaguá e sub-bacias constituintes (PMSB-MAP, 2015).
..................................................................................................................................... 9
Figura 8 - Modelo digital de elevação da bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-
MAP, 2015). ................................................................................................................ 10
Figura 9 - Rede hidrográfica da bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-MAP,
2015). ......................................................................................................................... 11
Figura 10 - Bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna e os principais eixos viários (PMSB-
MAP, 2015). ................................................................................................................ 12
Figura 11 - Imagem de satélite da bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-MAP,
2015). ......................................................................................................................... 13
Figura 12 - Bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna e seus locais de interesse (PMSB-
MAP, 2015). ................................................................................................................ 14
x
Figura 13 - Percentual de uso e ocupação do solo na bacia do rio Guerenguê-Arroio
Pavuna (PMSB-MAP, 2015). ...................................................................................... 15
Figura 14 - Uso e ocupação do solo da bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-
MAP, 2015). ................................................................................................................ 15
Figura 15 - Ciclo hidrológico. Adaptado de (C.D. AHRENS, 2008) .............................. 19
Figura 16 - Balanço hídrico em uma bacia urbana (TUCCI C. E., 2006) ..................... 21
Figura 17 - Influência da Urbanização no Hidrograma de enchente (SEMADS, 2001) 22
Figura 18 - Comparação da forma de hidrogramas urbano e rural. (TUCCI C. E., 2004)
................................................................................................................................... 23
Figura 19 - Efeitos da Urbanização na qualidade e quantidade das águas em bacias
hidrográficas urbanizadas (PORTO, ZAHED FILHO, & TUCCI, 1997) ........................ 24
Figura 20 - Áreas de influência das equações IDF do município do Rio de Janeiro (Rio-
Águas, 2010). ............................................................................................................. 42
Figura 21 - Ilustração esquemática dos conceitos de Reservação x Canalização
(Canholi, 2014). .......................................................................................................... 53
Figura 22 - Hidrograma: Canalização x Natural (TUCCI C. E., 1995) ............................ 55
Figura 23 - Manutenção do traçado original, canal em grama, via de serviço (ciclovia)
(Canholi, 2014). .......................................................................................................... 56
Figura 24 - Soleiras de pedra argamassada (Canholi, 2014). ..................................... 57
Figura 25 - Soleiram em execução (em gabião "caixa") e calha do rio Aricanduva (em
gabião "colchão) (Canholi, 2014) ................................................................................ 57
Figura 26 - Canal com seção composta, revestimento em grama (Canholi, 2014) ...... 58
Figura 27 - Esquema das obras e dispositivos retenção/detenção (Canholi, 2014). .... 60
xi
Figura 28 - Evolução das obras de detenção em centros urbanos ( (Canholi, 2014)) . 61
Figura 29 - Superfície de Infiltração (Canholi, 2014) ................................................... 63
Figura 30 - Superfície de Infiltração em Portland (Canholi, 2014) ............................... 63
Figura 31 - Esquema de uma trincheira de infiltração (adaptado (Schueler, 1987)) .... 64
Figura 32 - Exemplo de trincheira de infiltração ( (www.ristormwarersolution.org, s.d.))
................................................................................................................................... 64
Figura 33 - Valeta aberta (Canholi, 2014) ................................................................... 65
Figura 34 - Valeta aberta complementada de trincheira de infiltração (Canholi, 2014) 65
Figura 35 - Esquema de poço de infiltração (Azzout, Barraud, Cres, & alfakih, 1994) . 66
Figura 36 - Poço de infiltração (Baptista, Nascimento, & Barraud, 2005) .................... 66
Figura 37 - Pavimentos permeáveis, exemplos e cortes típicos (Canholi, 2014) ......... 67
Figura 38 - Pavimento permeáveis (Virgillis, 2009) ..................................................... 68
Figura 39 - Esquema de microreservatório fechado (Tominaga, 2013) ....................... 69
Figura 40 - Esquema Bacia de detenção (Canholi, 2014) ........................................... 71
Figura 41 - Esquema da bacia de retenção (Canholi, 2014) ....................................... 71
Figura 42 - Bacia de retenção (Canholi, 2014) ............................................................ 71
Figura 43 - Bacia de Sedimentação (TUCCI C. E., 1995) ........................................... 72
Figura 44 - Exemplo de solução tipo pôlder na Ponte das Bandeiras (Canholi, 2014). 73
Figura 45 - Subdivisão da Bacia ................................................................................. 76
Figura 46 - Uso do Solo .............................................................................................. 77
xii
Figura 47 - Cotas Altimétricas ..................................................................................... 78
Figura 48 - Detalhe da divisão hidráulica utilizada na modelagem matemática. .......... 82
Figura 49 – Hidrogramas simulados em cada junção para a Tr=10anos no Caso 1 .. 102
Figura 50 - Perfil da linha energética (linha vermelha) e da linha d’água máxima (azul)
nos canais e galerias do modelo. .............................................................................. 103
Figura 51 - Hidrograma do canal e hidrograma das vazões excedentes Caso 2. ...... 105
Figura 52 - Hidrograma do canal e hidrograma das vazões excedentes Caso 3. ...... 107
Figura 53 - Hidrogramas comparativos ..................................................................... 109
xiii
Índice de Tabelas
Tabela 1 - Dados da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. (IBGE, 2016) ................ 2
Tabela 2 - Uso e ocupação do solo nas macrorregiões de drenagem. (PMSB-MAP,
2015). ........................................................................................................................... 7
Tabela 3 - Crescimento da população Brasileira e taxa de urbanização (IBGE, 2010) 20
Tabela 4 - Causa e efeitos da urbanização sobre as cheias dos rios urbanos (PORTO,
ZAHED FILHO, & TUCCI, 1997) ................................................................................. 23
Tabela 5 - Coeficiente Ck da equação de Kerby (Rio-Águas, 2010) ........................... 37
Tabela 6 - Estimativa do Raio hidráulico (Rio-Águas, 2010) ....................................... 38
Tabela 7 - Coeficiente de rugosidade (Manning) canais fechados (Rio-Águas, 2010). 38
Tabela 8 - Coeficiente de rugosidade (Manning) canais revestidos (Rio-Águas, 2010).
................................................................................................................................... 39
Tabela 9 - Coeficiente de rugosidade (Manning) canais escavados não revestidos (Rio-
Águas, 2010). ............................................................................................................. 39
Tabela 10 - Coeficiente de rugosidade (Manning) cursos d’águas naturais (Rio-Águas,
2010). ......................................................................................................................... 39
Tabela 11 - Coeficiente de rugosidade (Manning) escoamento superficial direto (Rio-
Águas, 2010). ............................................................................................................. 39
Tabela 12 - Tempo de recorrência em função do tipo de drenagem (Rio-Águas, 2010).
................................................................................................................................... 40
Tabela 13 - Coeficientes para as equações de chuvas intensas (Rio-Águas, 2010). .. 41
Tabela 14 - Valores de CN, condição hidrológica II (Rio-Águas, 2010). ...................... 47
Tabela 15 - Níveis d’água (Rio-Águas, 2010).............................................................. 48
xiv
Tabela 16 - Velocidade máxima para canais revestidos (Rio-Águas, 2010). ............... 50
Tabela 17 - Conceito de Canalização X Conceito de Reservação (Canholi, 2014). .... 54
Tabela 18 - a porosidade efetiva de alguns tipos de solos e pavimentos (Canholi, 2014)
................................................................................................................................... 62
Tabela 19 - Dados climáticos (INMET, 2019) .............................................................. 75
Tabela 20 - Propriedades das sub-bacias. .................................................................. 78
Tabela 21 - Tempo de Concentração .......................................................................... 79
Tabela 22 - Dados do pluviômetro Via 11 para equação IDF (Rio-Águas, 2010). ....... 79
Tabela 23 - Intensidade pluviométrica......................................................................... 80
Tabela 24 - Precipitação ............................................................................................. 80
Tabela 25 - Intensidades utilizadas ............................................................................. 81
Tabela 26 - Dados para o Caso 1. .............................................................................. 82
Tabela 27 - Informações Caso 1 ................................................................................. 83
Tabela 28 - Dados para o Caso 2. ............................................................................ 104
Tabela 29 - Informações Caso 2. .............................................................................. 104
Tabela 30 - Dados para o Caso 3. ............................................................................ 106
Tabela 31 - Informações Caso 3 ............................................................................... 106
Tabela 32 - Comparativo dos valores de vazão e volume vertido para cada caso. ... 108
Tabela 33 - Estimativa de volume a armazenar ........................................................ 110
Tabela 34 - Comparativo Lei das Piscininhas ........................................................... 110
1
1. Introdução
Os grandes centros têm se expandido cada vez mais e conforme a população
cresce, vai ocupando as áreas no entorno das bacias hidrográficas e impermeabilizando
o solo. Além disso já estamos percebendo os efeitos das mudanças climáticas com
longos períodos de seca, mas também com períodos de precipitações mais intensas e
duradouras ocasionando enchentes nos grandes centros urbanos.
Os danos e perturbações que são causados pelas enchentes prejudicam o
desenvolvimento da sociedade.
Com o aumento da densidade demográfica além do impedimento do ir e vir, as
cheias estão provocando prejuízos econômicas, além de doenças e epidemias, em
muitos casos ocorrendo até a perda de vidas humanas.
O processo de urbanização desordenado das cidades tende a provocar
alterações extremas no uso do solo, tais como a remoção da cobertura vegetal e o
aumento significativo das áreas impermeáveis, além de favorecer a ocupação de áreas
naturalmente inundáveis.
O crescimento das cidades sem planejamento, alinhado com as precipitações
mais intensas, induz o aumento do volume escoado superficialmente, podendo causar
ainda mais transtornos para a população. O Rio de Janeiro sofreu, como grande parte
das cidades brasileiras, um processo de urbanização lacunoso de infraestrutura
adequada para o manejo das suas águas pluviais, intensificando assim, as inundações
na cidade.
Diante dos recorrentes impactos negativos associados às inundações,
metodologias e abordagens para a diminuição do risco de inundações e manejo mais
sustentável das águas pluviais urbanas vêm sendo desenvolvidas e, neste trabalho,
serão propostas e avaliadas alternativas de controle de cheias para a bacia dos rios
Guerenguê-Arroio Pavuna, na cidade do Rio de Janeiro, que sofreu intenso processo
de urbanização nas últimas décadas, mas que ainda se encontra em processo de
expansão urbana.
1.1. Tema
Este trabalho trata das técnicas utilizadas no sistema de drenagem urbana e
controle de enchentes. Sob essa ótica, o problema é dimensionar reservatórios para
controle de cheias para uma região do bairro de Jacarepaguá, localizado na parte baixa
da bacia do rio Arroio Pavuna – Bacia de Jacarepaguá - RJ.
2
1.2. Caracterização
1.2.1. Caracterização da Cidade do Rio de Janeiro
A região metropolitana do Rio de Janeiro é também conhecida como Grande Rio
e possui 21 municípios, listados na Tabela 1 com algumas de suas principais
características, como população, área territorial e densidade de ocupação.
Tabela 1 - Dados da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. (IBGE, 2016)
Possui relevo filiado ao sistema Serra do Mar, contendo planícies aluviais entre
montanhas e morros. Destacam-se paisagens diversificadas, com restingas, baías,
lagunas e florestas tropicais e predomina-se o clima tropical semiúmido, com chuvas
abundantes no verão e invernos secos.
O município do Rio de Janeiro está inserido no contexto da Região Metropolitana
do Estado (RMRJ), sendo banhado ao sul pelo Oceano Atlântico, a leste pela Baía de
Guanabara e a oeste pela Baía de Sepetiba. Limita-se por sete municípios, sendo estes
3
os de Itaguaí, Seropédica, Nova Iguaçu, Mesquita, Nilópolis, São João de Meriti, Duque
de Caxias conforme observamos na Figura 1.
Figura 1 - Altimetria meridional do Estado do Rio de Janeiro, com enfoque na Região Metropolitana. (PMSB-MAP, 2015)
O relevo da cidade é configurado por uma conformação física característica, de
maneira que os maciços abruptos coexistem com baixadas extensas. Na Figura 2 é
apresentada a topografia cidade, com destaque para os divisores de água e para os
maciços da Tijuca, da Pedra Branca e de Gericinó-Mendanha.
4
Figura 2 - Cotas altimétricas absolutas da cidade do Rio de Janeiro (PMSB-MAP, 2015).
O maior maciço em termos de dimensão do município é o Maciço da Pedra
Branca, que separa a Baixada de Jacarepaguá da zona oeste e dos campos de
Guaratiba. Apresenta reservas florestais expressivas nas encostas do pau da Fome,
Camorim e Santa Bárbara, acolhendo mananciais e pequenas represas. A parte norte
do maciço, voltada para Realengo, Bangu e Campo grande encontra-se em grande
parte degradada, com predominância de gramíneas (PMSB-MAP, 2015).
As baixadas são enlaçadas por serras e morros, sendo a baixada de
Jacarepaguá isolada das demais áreas pelos maciços da Pedra Branca e da Tijuca.
Esta região apresenta um importante complexo lagunar, rede hidrográfica vasta,
restingas e unidades de conservação.
A cidade do Rio de Janeiro apresenta 11 subprefeituras e 5 Áreas de
Planejamento (AP), que se subdividem em 34 Regiões Administrativas, contendo um
total de 182 bairros. A Figura 3 ilustra as delimitações dos municípios vizinhos e das
áreas de planejamento da cidade.
5
Figura 3 - Localização da cidade do Rio de Janeiro com as Áreas de Planejamento (PMSB-MAP, 2015).
O processo de ocupação irregular no território carioca teve sua origem na crise
habitacional do final do século XIX (PMSB-MAP, 2015), e por não ter sido acompanhado
por medidas de infraestrutura de saneamento básico, estabeleceu-se uma situação
favorável para que as inundações urbanas fossem críticas na cidade. Ainda como um
agravante à esta situação, as montanhas e margens dos corpos d’água tornaram-se o
destino preferencial desses assentamentos precários, expondo as pessoas mais
carentes a sofrerem mais com os danos dos alagamentos.
A Área de Planejamento 4 (AP-4) corresponde à zona Oeste da cidade e o seu
processo de expansão é mais recente, notando-se a presença de loteamentos
irregulares e clandestinos em grande parte da região. Os entraves causados pelas
inundações nessas áreas são inúmeros, visto que o processo de urbanização acelerado
exigiu que fossem ocupadas áreas aterradas ou mais próximas aos cursos d’água.
Segundo dados do IBGE de 2010, a AP-4 apresenta cerca de 910.000 habitantes
inseridos em sua área, o que corresponde a algo em torno de 14,5% da população do
município do Rio de Janeiro. Possui 293,79 km², aproximadamente 25% da área total
6
da cidade e sua fisiografia é caracterizada por extensa baixada, limitada pelo Parque
Nacional da Tijuca, pelo Parque Estadual da Pedra Branca e pelo oceano atlântico.
A Figura 4 ilustra o mapa de uso e ocupação do solo para a cidade do Rio de
Janeiro, com destaque para as áreas de cobertura arbórea e arbustiva (verde claro) e
para as áreas residenciais (cinza). Verifica-se também diversas manchas no mapa
ocupadas por assentamentos irregulares, caracterizados como favelas (rosa).
Figura 4 - Mapa de Uso e Ocupação do Solo. (PMSB-MAP, 2015).
As 48 bacias hidrográficas inseridas total ou parcialmente no município carioca
drenam para três grandes corpos hídricos receptores (Oceano Atlântico, Baía de
Sepetiba, Baía de Guanabara), setorizando a cidade em quatro macrorregiões de
drenagem, que são apresentadas na Figura 5.
7
Figura 5 - Macrobacias e sub-bacias hidrográficas da cidade do Rio de Janeiro (PMSB-MAP, 2015).
A Tabela 2 discrimina o uso e ocupação do solo nas macrorregiões de drenagem,
tendo as bacias de Jacarepaguá e da Zona Sul agrupadas em uma única macrobacia
da região Oceânica.
Tabela 2 - Uso e ocupação do solo nas macrorregiões de drenagem. (PMSB-MAP, 2015).
8
A macrobacia da baía de Guanabara abrange bacias das zonas norte e central
da cidade, concentrando aproximadamente 71% da população enquanto a macrorregião
da baía de Sepetiba corresponde à drenagem das regiões de Santa Cruz e Campo
Grande, abrangendo ao todo 11% da população. As macrobacias da Zona Sul e de
Jacarepaguá abrangem o restante da população da cidade (PMSB-MAP, 2015).
A bacia de Jacarepaguá está inserida na Área de Planejamento 4 (AP-4), área
de ocupação condicionada pelo Plano Diretor de Desenvolvimento Sustentável da
Cidade do Rio de Janeiro, onde são previstas melhorias nas condições de mobilidade
para possibilitar a ocupação urbana ordenada. Drena uma superfície de cerca de 300
km² e é formada pelos rios que descem a vertente dos maciços da Tijuca e da Pedra
Branca, e pelas lagoas da Tijuca, Camorim, Jacarepaguá, Marapendi e Lagoinha.
As sub-bacias hidrográficas do município do Rio de Janeiro com sua hidrografia
são apresentadas a seguir, na Figura 6.
Figura 6 - Hidrografia do município do Rio de Janeiro (PMSB-MAP, 2015).
9
1.2.2. Caracterização da Bacia do Rio Guerenguê/Arroio Pavuna
A bacia estudada no presente trabalho situa-se na macrobacia de Jacarepaguá,
numa área predominantemente de baixada. A maior parte dos rios desta bacia teve seus
cursos modificados, sendo retificados em canais artificiais de capacidade hidráulica
constante. O regime fluvial dos cursos d’água apresenta picos elevados de vazão nos
períodos chuvosos e, como o deságue da bacia é no Complexo Lagunar de
Jacarepaguá, que por sua vez sofre forte influência da maré, o exutório final da bacia
em determinadas situações apresenta restrições significativas de saída.
Figura 7 - Macrobacia de Jacarepaguá e sub-bacias constituintes (PMSB-MAP, 2015).
A bacia tem área total de aproximadamente 22,0 km² e drena para a lagoa de
Jacarepaguá, que faz parte do complexo lagunar de Jacarepaguá. Seu principal curso
d’água é o Rio Guerenguê, com 3,5 km em seu primeiro trecho, que vai desde sua cota
mais alta até a Estrada dos Bandeirantes, a partir do qual é chamado de rio Arroio
Pavuna, percorrendo a planície por mais 2,7 km até a sua foz na lagoa.
10
Analisando o mapa da Figura 8, observa-se que o relevo da região segue a
tendência do município carioca, possuindo extensas planícies seguidas de um grande
aumento de altitude nas montanhas. Isso torna o local mais plano propenso aos
alagamentos, visto que este contraste de cotas se faz de forma brusca.
Figura 8 - Modelo digital de elevação da bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-MAP, 2015).
No mapa da Figura 9 é apresentada a hidrografia da bacia, com o nome dos
principais tributários. Destaca-se no mapa a área de proteção ambiental denominada
Parque Estadual da Pedra Branca (PEPB), que vem a ser considerada importante
Unidade de Conservação (UC) da cidade do Rio de Janeiro. Tem por objetivos básicos
preservar o remanescente florestal, localizado em ponto estratégico da cidade, e área
núcleo de biodiversidade da Mata Atlântica; proteger paisagens naturais e pouco
alteradas de notável beleza cênica no seu interior; preservar mananciais hídricos
ameaçados pela expansão urbana; proporcionar meios e incentivos para atividades de
pesquisa científica e monitoramento; proteger e revitalizar construções históricas, ruínas
e sítios arqueológicos; promover aos visitantes oportunidades de recreação ao ar livre
11
e valorizar econômica e socialmente a diversidade biológica, com o aproveitamento dos
serviços ambientais que o parque disponibiliza.
Figura 9 - Rede hidrográfica da bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-MAP, 2015).
A Figura 10 situa a bacia e seus principais eixos viários, destacando a Av.
Embaixador Abelardo Bueno, Av. Salvador Allende e a Estrada dos Bandeirantes.
Recentemente houve a construção do Corredor Presidente Tancredo Neves, com a
instalação de diversos terminais do BRT. A diversificação do acesso à região poderá
intensificar ainda mais a ocupação na parte alta da bacia.
12
Figura 10 - Bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna e os principais eixos viários (PMSB-MAP, 2015).
O mapa da Figura 11 mostra a delimitação da bacia hidrográfica, com sua
hidrografia e a imagem de satélite. É possível observar que a densa zona urbana,
algumas regiões industriais e a Estrada dos Bandeirantes como um claro divisor dos
padrões de urbanização.
13
Figura 11 - Imagem de satélite da bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-MAP, 2015).
O mapa da Figura 12 situa a região com seus principais locais de referência (em
roxo), as edificações (em cinza), as praças encontradas (em vermelho) e os
aglomerados subnormais (em laranja hachurado). É possível notar que as margens dos
rios foram ocupadas em grande parte por aglomerados subnormais, portanto houve a
remoção da vegetação ciliar, que tem como função a proteção das regiões marginais
contra processos erosivos e o impedimento do carreamento de poluentes para seu curso
d’água. Assim como permitir o acesso dos excedentes pluviais nas calhas secundárias
e planícies naturais de inundação dos sistemas hídricos.
14
Figura 12 - Bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna e seus locais de interesse (PMSB-MAP, 2015).
Apesar da bacia ter várias indústrias instaladas, o processo de ocupação da
região não foi acompanhado das medidas de infraestrutura, acarretando zonas
precárias e desprovidas de saneamento básico. A presença de aglomerados
subnormais agrava o cenário de degradação dos corpos d’água por poluição difusa,
uma vez que os resíduos gerados nas comunidades frequentemente não têm destino
adequado.
É apresentado na Figura 13 o gráfico percentual do uso e ocupação do solo para
a bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna. A Figura 14 representa este levantamento do
uso e ocupação do solo.
15
Figura 13 - Percentual de uso e ocupação do solo na bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-MAP, 2015).
Figura 14 - Uso e ocupação do solo da bacia do rio Guerenguê-Arroio Pavuna (PMSB-MAP, 2015).
16
1.3. Justificativa
A região do rio Guerenguê - Arroio Pavuna, bacia de Jacarepaguá-RJ, é uma
ótima região para estudo de caso pois é uma região que sofreu um processo de
urbanização intenso nas últimas décadas, entretanto ainda possui grandes áreas para
expansão urbana, dispõe do sistema tradicional de macrodrenagem para controlar
cheias, porém sofre com enchentes quase anualmente. Por consequência se faz
necessário entender a dinâmica das vazões e a ocupação do solo para propor novas
soluções.
1.4. Objetivos
Dado os dois cenários de ocupação da Bacia Hidrográfica do rio Arroio Pavuna,
avaliar as influências da evolução temporal da ocupação do solo na magnitude das
cheias urbanas e seus impactos.
Para atingir esse objetivo são apresentados a seguir os objetivos específicos,
uma espécie de roteiro que vai nortear o trabalho:
Fazer pesquisa bibliográfica;
Elaborar fundamentação teórica;
Modelar o problema;
Analisar e interpretar os resultados obtidos.
1.5. Metodologia
A metodologia adotada para a elaboração deste projeto consistiu na execução
de quatro etapas. Na primeira etapa, foi feito um trabalho de revisão bibliográfica dos
assuntos: aspectos referentes aos processos de urbanização; inundações em bacias
hidrográficas urbanas; concepções dos sistemas de drenagem, bem como suas
medidas de controle de inundações; políticas e instrumentos legais das gestões de
recursos hídricos e de uso e ocupação do solo.
Para essa pesquisa e, também, para a fundamentação teórica, etapa posterior à
pesquisa, utilizou-se livros da área de engenharia, hidrologia, hidráulica e urbanismo,
normas de instruções técnicas.
A modelagem computacional do problema foi feita com o software Storm and
Sanitary Analysis (SSA) da AUTODESK. Já a conclusão, foi alcançada por uma análise
17
e interpretação dos resultados obtidos com a definição do conjunto de medidas a serem
adotados.
1.6. Descrição
Este trabalho é composto por 5 capítulos. O primeiro capítulo apresenta a
caracterização do projeto, incluindo o tema, a caracterização da área de estudo,
objetivos gerais e específicos e metodologia empregada.
No segundo capítulo, é realizada uma fundamentação teórica por meio de uma
revisão bibliográfica sobre drenagem urbana, controle de enchentes e medidas não
convencionais. Assim sendo, foi contextualizado conceitualmente o projeto, definido
critérios, coeficientes e parâmetros hidrológicos, descrito a modelo chuva x vazão e
realizada a simulação hidráulico-hidrológica. Além disso, foi abordado com maior
detalhe as medidas não convencionais de drenagem urbana, com atenção especial para
a técnica utilizada neste projeto.
O terceiro capítulo trata da aplicação do capítulo anterior para a área de estudo.
Nele são apresentados os dados de projeto e os cálculos iniciais.
Já no quarto capítulo é realizado o estudo de casos com a aplicação no modelo
computacional.
E no quinto e último capítulo, o projeto é concluído e são feitas algumas
considerações finais. Em seguida, são apresentadas as referências bibliográficas e
eletrônicas, além dos anexos.
18
2. Fundamentação Teórica
2.1. Contextualização
A inundação acontece quando as águas transbordam do leito de escoamento
por causa da ausência de capacidade de transporte dos rios, riachos, galerias pluviais
e alaga locais que são utilizados pela população habitação, transporte, divertimento,
comércio, indústria, entre outros.
Isso ocorre em função do processo natural dos rios e pode ser aumentada em
consequência da impermeabilização das superfícies e da canalização dos rios, que são
modificações realizadas pelo homem na urbanização.
Quando a chuva é intensa e o terreno não tem capacidade de infiltrar, parte da
água escoa para o sistema de drenagem até o limite da sua capacidade natural de
escoamento. A água que não conseguiu ser drenada inunda a várzea conforme a
topografia das áreas próximas aos rios, de acordo com (TUCCI C. E., INUNDAÇÕES
URBANAS NA AMÉRICA DO SUL, 2003) esse evento é denominado de inundação
ribeirinha.
Conforme o solo vai sendo impermeabilizado e o escoamento é realizado através
de condutos e canais com isso a quantidade de água que surge simultaneamente no
sistema de drenagem é maior, causando inundações mais frequentes que as que
ocorrem quando a superfície é permeável e o escoamento se dava pela percolação
natural da água no solo, de acordo com (TUCCI C. E., INUNDAÇÕES URBANAS NA
AMÉRICA DO SUL, 2003) esta inundação é devido a urbanização ou na drenagem
urbana.
2.1.1. Ciclo hidrológico
De acordo com (TUCCI C. E., 2004), o ciclo hidrológico é o fenômeno global de
circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado
fundamentalmente pela energia solar e associado à gravidade e à rotação terrestre.
19
Figura 15 - Ciclo hidrológico. Adaptado de (C.D. AHRENS, 2008)
Basicamente o ciclo hidrológico é a circulação da água através da evaporação e
da transpiração, o vapor d`água se condensa e depois se precipita (chuva, neve,
granizo) caindo diretamente na terra ou no mar. Uma parte do que é precipitado é
interceptado pela vegetação ou pelas superfícies superiores das possíveis construções
(telhados, terraços, etc), de onde evapora e inicia o ciclo novamente. Uma outra parte
atinge diretamente o solo e se infiltra ou percola para o lençol freático, que normalmente
contribui para o escoamento de base dos rios.
Quando a capacidade de infiltração do solo é superada, o excesso das águas de
chuva vai avolumar os escoamentos superficiais já iniciados sobre as áreas
impermeáveis e as de menor permeabilidade, na direção das regiões mais baixas,
através das galerias de águas pluviais, quando houver, dos córregos, riachos e rios,
chegando, por fim, ao oceano onde a continuidade do ciclo se manifesta novamente
através dos mecanismos de evaporação (SEMADS, 2001).
Assim, quanto maior as oportunidades das águas de chuva se infiltrarem, maior
será a recarga dos reservatórios subterrâneos, fortalecendo a capacidade de
abastecimento dos corpos de água durante os períodos típicos de estiagem (SEMADS,
2001).
20
2.1.2. Efeito da urbanização sobre o comportamento hidrológico
Conforme os dados do IBGE a população urbana brasileira vem crescendo
bastante nas últimas décadas, o que acarretou a criação das grandes metrópoles.
Tabela 3 - Crescimento da população Brasileira e taxa de urbanização (IBGE, 2010)
Essas grandes metrópoles têm o núcleo principal e várias cidades
circunvizinhas, resultado da expansão desse crescimento.
Este crescimento urbano tem sido caracterizado pelo crescimento desordenado
da periferia e pela ocupação irregular das áreas públicas por população de baixa renda.
Os problemas sociais consequentes sobretudo da migração interna ocasionam que
grandes parcelas da população se alojem em terrenos totalmente inadequados ao
assentamento, em situações muito desfavoráveis, sem as menores condições de
urbanidade, impossibilitando a aplicação das primordiais normas de abrandamento de
inundações.
O êxodo rural e o decorrente aumento descontrolado e desordenado das
populações urbanas no Brasil trazem uma contribuição negativa e significativa aos
problemas relacionados às questões da drenagem urbana. No Brasil, o crescimento
acelerado e caótico das grandes cidades faz com que seja difícil impedir o loteamento
e a ocupação de áreas vazias, pois o interesse do poder público em expropriá-las e
ocupa-las adequada e racionalmente é pequeno, o que facilita o aparecimento de áreas
extensas e adensadas sem qualquer critério. A carência de domínio técnico da
distribuição racional da população atrapalha a construção de canalizações com o
objetivo de eliminar áreas de armazenamento. A solução adequada para esse sistema
PeríodoPopulação do
Brasil (pessoas)
Parcela
população
urbana (%)
1940 41.236.315 31,24
1950 51.944.397 36,16
1960 70.992.343 44,67
1970 94.508.583 55,92
1980 121.150.573 67,59
1991 146.917.459 75,59
2000 169.590.693 81,23
2010 190.755.799 84,36
21
é a organização da ocupação urbana através de uma distribuição da população
compatível com os riscos de inundação.
Os efeitos da urbanização nas condições atmosféricas, ao contrário dos
impactos hidrológicos, são de pequeno impacto, mas podem no final das contas, inserir
modificações consideráveis no balanço hídrico, com impactos até mesmo em relação a
qualidade das águas em função, por exemplo, das alterações da qualidade das águas
de chuva, diminuição de vazões mínimas, etc (TUCCI C. E., 2004).
O crescimento urbano e as interferências mínimas indispensáveis para
assegurar o acesso às novas áreas, modificam de maneira drástica os modos de
drenagem natural. A diminuição da cobertura vegetal, a decorrente impermeabilização
do solo e a canalização da rede de rnacrodrenagem, alteram significativamente o
balanço hídrico do local, conforme figura abaixo.
Figura 16 - Balanço hídrico em uma bacia urbana (TUCCI C. E., 2006)
A retenção superficial é modificada pela população no decorrer do tempo, por
razões financeiras ou para estabelecer domicílios. Assim sendo o uso natural do solo
22
modificado, pela formação de áreas impermeáveis, a extinção de áreas arborizadas,
aterro de áreas alagadiças, retificação dos rios, etc. Esses atos colaboram para a
ampliação da ameaça de transbordamento das calhas dos rios, enquanto a redução da
retenção natural viabiliza mais água para o escoamento superficial que, por sua vez,
aumenta o pico e o volume dos hidrogramas de enchente.
Figura 17 - Influência da Urbanização no Hidrograma de enchente (SEMADS, 2001)
Os efeitos da urbanização sobre o escoamento são: aumento da vazão máxima
e do volume de escoamento superficial, redução do tempo de pico e diminuição do
tempo de base.
23
Figura 18 - Comparação da forma de hidrogramas urbano e rural. (TUCCI C. E., 2004)
As principais consequências da urbanização que interferem diretamente na
drenagem urbana e os seus respectivos efeitos:
Tabela 4 - Causa e efeitos da urbanização sobre as cheias dos rios urbanos (PORTO, ZAHED FILHO, & TUCCI, 1997)
24
Figura 19 - Efeitos da Urbanização na qualidade e quantidade das águas em bacias hidrográficas urbanizadas (PORTO, ZAHED FILHO, & TUCCI, 1997)
É necessário a avaliar com rigor o impacto real da urbanização sobre o
escoamento para que seja possível possa manter sob controle a ocupação do solo, para
que a distribuição da população no solo seja compatível com os riscos de inundação.
2.1.3. Enchentes
Enchente é o nome que se dá quando os volumes excedentes do escoamento
superficial das águas decorrentes de chuvas fortes ocupam as áreas marginais. A
princípio, as águas pluviais preenchem a retenção natural da cobertura vegetal, enchem
os vazios do solo e infiltram nas concavidades do terreno. Após esse momento, as
águas de chuva tendem a se encaminhar para os percursos da drenagem natural e/ou
artificial, até a capacidade máxima disponível, quando esses limites são superados e os
volumes excedentes invadem áreas marginais.
25
A enchente faz parte do ciclo da água na natureza, porém esse fenômeno natural
traz danos e prejuízos quando as suas consequências passam a intervir no bem estar
da sociedade.
De acordo com (TUCCI C. E., 2004), as condições hidrológicas que produzem a
inundação podem ser naturais ou artificiais. As condições naturais são aquelas cuja
ocorrência é propiciada pela bacia em seu estado natural, tais como: relevo, tipo de
precipitação, cobertura vegetal, capacidade de drenagem, etc. As condições artificiais
da bacia são aquelas provocadas pela ação do homem, tais como: obras hidráulicas,
urbanização, desmatamento, reflorestamento, uso agrícola, obras de macrodrenagem,
etc.
As enchentes não podem ser evitadas, mas por outro lado, é bem possível
reduzir os prejuízos ou mesmo torna-los mínimos. Assim sendo, ideias e ações
fundamentadas na compreensão dos conceitos básicos do ciclo hidrológico devem ser
incorporadas ao planejamento global, fortalecendo os efeitos esperados por obras
estrategicamente projetadas no âmbito da bacia hidrográfica e buscando restaurar as
condições aproximadas do escoamento natural.
2.1.4. Prejuízos com as enchentes
Água é vida, mas a água também é uma ameaça à vida. Dentre todas as
consequências do aquecimento global, citadas anteriormente, as que terão um maior
impacto sobre nós são o aumento das precipitações e as secas. Considerando que a
previsão para o futuro são de que as precipitações aumentem a sua intensidade e
frequência, teremos cada vez mais enchentes urbanas.
Precipitações intensas e/ou duradouras podem causar inundações com
incidentes de pequena proporção, ocasionar danos físicos ao patrimônio, gerar um
colapso nos serviços de infraestrutura ou até mesmo, causar perdas de vidas, devido a
acidentes ou propagação de doenças de veiculação hídrica. Além dos danos à saúde
humana, existem os danos à saúde psicológica da população, devido ao “stress”
causado pelas situações enfrentadas nos momentos das enchentes.
Principais prejuízos devido às enchentes
Propagação de doenças de veiculação hídrica e proliferação de vetores.
Prejuízos à saúde humana devido ao estresse.
Danos à infra-estrutura urbana.
26
Danos físicos ao patrimônio e desvalorização de imóveis.
População desalojada e desabrigada.
Interrupção temporária do tráfego.
Limpeza.
Interrupção de atividades comerciais e perdas de produção econômica
Riscos de mortes.
2.1.4.1. Propagação de doenças
As águas provenientes das chuvas se misturam com a poluição existente por
onde ela passa, podendo conter matéria orgânica em decomposição (fruto de fezes de
animais e lixo), produtos tóxicos de origem industrial, outras substâncias orgânicas e
inorgânicas, provenientes do esgoto sanitário e das áreas urbanas, e também uma série
de organismos que transmitem doenças como vírus, bactérias e protozoários tornando
as águas das chuvas em uma mistura perigosa para a saúde, deixando a população
exposta a inúmeras doenças como leptospirose, hepatites, doenças diarréicas, febre
tifoide e cólera são doenças infecciosas transmitidas pelas águas contaminadas. Além
disso mesmo após o período chuvoso terminar a propagação da doença pode ocorrer
pela ingestão alimentos que tiveram contato com as águas contaminadas ou por
reservatórios de abastecimento domiciliar que tenham sido atingidos pelas águas das
inundações. Além disso, com as enchentes ocorre também um aumento da proliferação
de vetores de doenças, como ratos e mosquitos, e de picadas de animais peçonhentos,
como aranhas e escorpiões, que são responsáveis por outras enfermidades.
2.1.4.2. Prejuízos à saúde humana devido ao estresse
Além dos prejuízos à saúde humana, existem também os prejuízos à saúde
psicológica devido ao estresse motivado pelas circunstâncias encaradas nos momentos
das enchentes.
Para (Penning-Rowsell & Chatterton, 1977) podem ser identificados dois tipos
de ansiedade: a ansiedade gerada pela possibilidade de uma inundação acontecer
(threat anxiety) e a ansiedade durante o evento de inundação (event anxiety). A primeira
é recorrente e pode aparecer a qualquer momento em uma situação de risco, pelo fato
de se estar ocupando uma área potencialmente inundável. Está relacionada, também,
27
ao desconforto com a freqüência das enchentes. Já o segundo tipo de ansiedade é por
evento, que pode ser mais intensa que a anterior, mas tem curta duração.
2.1.4.3. Danos à infra-estrutura urbana
Um evento chuvoso, em sua maioria das vezes, compromete o atendimento de
serviços básicos de infraestrutura interferindo no funcionamento de atividades motoras
do processo urbano, como o comprometimento parcial ou total do fornecimento de
energia elétrica local que consequentemente afeta os serviços de telefones públicos e
privados, o rompimento de redes de drenagem, de água tratada e de esgoto, danos às
vias urbanas, rodovias e ferrovias, interrupção no fornecimento de gás, dependendo da
magnitude do evento, escolas e comércio poderão ter suas atividades interrompidas que
podem afetar o desenvolvimento de uma determinada região, os serviços de saúde
também podem ser afetados, tanto por ter as instalações atingidas e equipamentos
comprometidos a partir do contato com a água das enchentes, como pelo aumento da
procura dos serviços pela população imediatamente após as mesmas.
2.1.4.4. Danos físicos ao patrimônio e desvalorização de imóveis
A população urbana atingida pela inundação contabiliza prejuízos envolvem
suas propriedades, casas e construções que são parcial ou totalmente destruídas e
também perdas de bens, como móveis e eletrodomésticos, há ainda perdas materiais
incomensuráveis como os bens pessoais de valor sentimental. Muitos habitantes que
são frequentemente afetados pelas enchentes lidam com empobrecimento progressivo,
pois usam suas economias para repor os prejuízos causados pelas inundações. Além
disso, muitos imóveis sofrem uma desvalorização no mercado por estarem situados em
locais que sofrem constantemente com enchentes.
2.1.4.5. População desalojada e desabrigada.
Além dos estragos ao patrimônio citados acima existem também as residências
que ficam comprometidas em maiores dimensões após a passagem de uma cheia e que
os cidadãos necessitam deixar os seus lares ou perderam seus lares. Os cidadãos
desabrigados (a pessoa cuja habitação foi afetada por dano ou ameaça de dano e que
necessita de abrigo) e desalojados (a pessoa que foi obrigada a abandonar temporária
ou definitivamente sua habitação, em função de evacuações preventivas, destruição ou
28
avaria grave, decorrentes do desastre e que, não necessariamente, carece de abrigo)
representam um alto custo para a sociedade e para si próprios.
2.1.4.6. Interrupção temporária do tráfego
Em situações de enchente, pontes, ruas e estradas podem ser destruídas ou
inundadas impedindo o acesso, entre as atividades de rotina de uma cidade, a
interrupção temporária do tráfego é um dos efeitos imediatos das inundações e
responsável pelo desencadeamento de uma série de deseconomias relacionadas aos
veículos, aos motoristas e ao sistema de transportes. As principais consequências são:
Aumento do tempo gasto no deslocamento, no consumo de combustível e na
emissão de poluentes, devemos considerar também que as frotas de ônibus têm
um aumento no custo operacional da frota com reflexos ao longo do tempo;
Danos às vias públicas, que com as chuvas aumentam de buracos nas vias, que
afetam o fluxo do tráfego e interferem na a manutenção dos automóveis;
Prejuízos aos veículos atingidos pelas cheias, que ficam enguiçados, são
arrastados pela correnteza da água ou atingidos por árvores que caem, esses
prejuízos vão desde sujeira e mau cheiro a danos na parte mecânica e elétrica;
Aumento do número de acidentes que causam colisão de veículos, devido a
diversos fatores que ocorrem em dias chuvosos (ruas alagadas, buracos
cobertos por águas, pistas escorregadias e falta de visibilidade).
Aumento da violência urbana, uma vez que presos em um congestionamento,
os motoristas estão sujeitos aos chamados “arrastões" nos engarrafamentos;
2.1.4.7. Limpeza
Após o término da cheia, o panorama instalado é de muita sujeira por causa dos
sedimentos e lixos carreados pelas águas da chuva e com isso os logradouros, as
residências e os estabelecimentos comerciais ficam cobertos por lixo e lama se fazendo
necessário uma limpeza antes do restabelecimento da rotina. Além do prejuízo
financeiro com tempo gasto com a limpeza antes de reabrir o estabelecimento
comercial, para reestabelecer a ordem, cidadãos despendem horas de trabalho
limpando o que contribui para as deseconomias provenientes de inundações. Quanto à
limpeza dos logradouros, é preciso contar com remanejamento de trabalhadores de
29
companhias urbanas de limpeza (Comlurb) e do maquinário utilizado para o
recolhimento de sedimentos e lixo para um mutirão de limpeza.
2.1.4.8. Interrupção de atividades comerciais e perdas de produção
econômica
A diminuição de atividade econômica em uma área atingida pelas cheias pode
resultar no prejuízo de não realizar a venda de produtos de consumo imediato e no
aumento da atividade econômica em outras áreas, não atingidas pela inundação, e
capazes de suprir o mercado com os mesmos tipos de produto. Por outro lado,
dependendo do tipo de atividade comercial, como supermercados ou o comércio de
medicamentos, a redução da atividade comercial pode ser temporária, ocorrendo
somente uma transferência de compras para um futuro próximo, uma vez superado o
período de crise causado pela inundação. A transferência de aquisições pode se fazer
também, de forma circunstancial ou permanente, para estabelecimentos comerciais
localizados fora das zonas de enchentes.
2.1.4.9. Riscos de mortes
O impacto mais drástico das enchentes é o risco de morte iminente nas fortes
chuvas, devido à alta probabilidade de afogamentos, colisões de veículos, choques
elétricos ou deslizamentos de terra.
2.2. Estudo Hidrológico
O saneamento, por meio da aplicação de várias medidas, de uma forma geral
tem como objetivo, assegurar ao homem um ambiente com condições que
proporcionem o seu bem-estar físico, mental e social.
Com o aumento e a diversificação das atividades antrópicas, as ações do
saneamento se tomam cada vez mais amplas e necessárias para garantir a qualidade
ambiental indispensável ao homem e às outras formas de vida (MOTA, 2000).
As atividades de saneamento compreendem, entre outras:
Abastecimento de água;
Esgotamento sanitário;
Drenagem de águas pluviais;
30
Limpeza pública;
Controle da poluição ambiental.
O sistema de drenagem, dentro do contexto de saneamento geral, é o
responsável por recolher as águas pluviais e conduzir para corpos d'água aptos a sua
recepção. Esta atividade é essencial pois quando a rede de drenagem não funciona
corretamente ocorrem enchentes severas, com grandes áreas alagadas, causando
prejuízos e expondo a população a doenças de veiculação hídrica.
A ação mútua entre os sistemas de saneamento geral é muito importante pois
os sistemas são complementares e não excludentes entre si. O desempenho adequado
de um sistema é requisito fundamental para uma eficiência excelente de outro. Como
por exemplo, o sistema de drenagem não pode funcionar corretamente se o sistema de
coleta de lixo não estiver funcionando corretamente.
Os sistemas de drenagem urbana englobam dois subsistemas característicos a
microdrenagem e a macrodrenagem. As cheias urbanas estão diretamente associadas
à falha destes subsistemas, por erro de concepção, falta de manutenção ou por
obsolescência devido ao acelerado crescimento urbano (VANI, 2004).
Microdrenagem é um sistema de condutos destinados a receber e conduzir as
águas das chuvas vindas das construções, lotes, ruas, praças, etc. Em uma área
urbana, a microdrenagem é essencialmente definida pelo traçado das ruas seus
principais dispositivos são meio-fio, sarjetas, sarjetões, bocas-de-lobo, condutos de
ligação, caixas de ligação, poços de visita e galerias.
A macrodrenagem representa à rede de drenagem natural, existente antes da
urbanização, constituída por rios e córregos. Macrodrenagem urbana são obras que a
modificam e complementam a rede de drenagem natural como canalizações, barragens,
diques e outras.
2.2.1. Soluções tradicionais de sistemas de macrodrenagem
As soluções tradicionais de sistemas de macrodrenagem buscam projetar
sistemas de drenagem apropriados para conduzir a água da chuva com a maior rapidez
possível até os corpos receptores. Porém, a urbanização, o desmatamento e a
impermeabilização do solo agravam o problema do balanço hídrico e com isso as
enchentes se tornam mais frequentes, para alcançar o retardamento do escoamento
superficial se faz necessário boas práticas.
31
Não apenas em grandes centros, mas em cidades de pequeno porte, em função
das grandes quantidades de chuvas, como enxurradas e enchentes, ocorrem desastres
naturais. A engenharia se dedica à solucionar ou minimizar os prejuízos provenientes
das enchentes e inundações, ou seja, do extravasamento das águas fora da calha do
rio.
Macrodrenagem é o conjunto de ações estruturais e não estruturais destinadas
a controlar cheias para evitar as enchentes e inundações. As estruturas de
macrodrenagem são destinadas ao transporte final das águas captadas pela drenagem
primária, conduzindo os escoamentos procedentes das ruas, sarjetas, valas e galerias,
que são elementos das estruturas de microdrenagem. O principal objetivo das estruturas
de macrodrenagem é minimizar riscos e os prejuízos em áreas que podem ser atingidas
por cheias com períodos de retorno relativamente grandes (tipicamente T= 25 a 100
anos).
Elementos que compõem o sistema de macrodrenagem:
Canais abertos
Galerias de grandes dimensões
Dispositivos de armazenamento
2.2.1.1. Canais abertos
Podem ser naturais ou artificiais, são os elementos mais comuns na drenagem
urbana, que trata do aumento da condutividade hidráulica.
Principais características:
Facilidade de manutenção e limpeza;
Possibilidade de adoção de seção transversal de configuração mista com maior
economia de investimentos;
Possibilidade de veiculação de vazões superiores à de projeto, mesmo com
prejuízo da borda livre;
Possibilidade de integração paisagística com valorização das áreas ribeirinhas,
quando há espaço disponível;
Maior facilidade para ampliações futuras caso seja necessário.
Em áreas que os espaços disponíveis são reduzidos, como nos grandes centros
urbanos, os canais abertos apresentam restrições à sua implantação.
32
2.2.1.2. Galerias de grandes dimensões
Nos grandes centros urbanos onde ocorre a limitação de espaço e as restrições
em função do sistema viário, nos projetos de drenagem urbana são utilizadas as galerias
de grandes dimensões (> Φ1,5 m).
É muito importante levar em consideração as limitações desse tipo de conduto,
ao projetar uma galeria de grandes dimensões, que em linhas gerais, são as seguintes:
As galerias têm capacidade de escoamento limitada ao seu raio hidráulico
relativo à seção plena, que é inferior à sua capacidade máxima em regime livre;
A manutenção e limpeza são mais difíceis que os canais abertos em função das
galerias serem fechadas, podendo ocorrer perda de eficiência hidráulica em
função de problemas de assoreamento e deposição de detritos;
Em determinadas circunstâncias, as galerias exigem a adoção de seção
transversal de células múltiplas. Apesar desse tipo de configuração de seção
transversal apresentar vantagens sob o ponto de vista estrutural, em termos de
desempenho hidráulico e de manutenção, são bastante problemáticas. O
principal inconveniente de natureza hidráulica consiste no fato de ser necessária
a introdução de "janelas" ao longo das paredes internas para que haja uma
equalização de vazões entre as células. Essas janelas, além de introduzir perdas
localizadas não desprezíveis, constituem pontos de acúmulos de lixo e detritos
que, além de reduzirem a seção livre para escoamento, causam perturbações
no fluxo d'água que resultam em perda de energia, contribuindo para aumentar
o coeficiente global de rugosidade, fato normalmente não considerado no
projeto. Além disso, as galerias de células múltiplas existentes mostram,
invariavelmente, a tendência de o escoamento das vazões menores se
concentrarem em apenas uma célula, com assoreamento mais acentuado nas
demais, resultando em perda de eficiência na veiculação de vazões próximas à
de projeto, em virtude da redução da seção útil.
2.2.1.3. Dispositivos de armazenamento
O principal papel dos dispositivos de armazenamento é o de retardar as águas
precipitadas sobre uma dada área, de modo a contribuir para a redução das vazões de
33
pico de cheia em pontos a jusante. Existem dois tipos de dispositivos de armazenamento
que são os de controle na fonte e os de controle a jusante.
Para permitir um uso mais eficiente da rede de drenagem a jusante
, os dispositivos de controle são instalações de pequeno porte instaladas
próximas ao local de origem do escoamento superficial. Eles possuem uma grande
flexibilidade em termos de escolha de local de implantação, permitem uma melhoria das
condições de drenagem a jusante, bem como do controle em tempo real das vazões.
Permite, ainda, um aumento de capacidade de drenagem global do sistema. Em
compensação, estas pequenas unidades instaladas em grande quantidade e em
diferentes locais dificulta o monitoramento e a manutenção o que implica também em
custos de manutenção elevados.
Já os dispositivos de controle a jusante, por outro lado, abrangem um número
menor de locais de armazenamento. Esse tipo de controle permite reduzir o custo de
implantação em relação ao caso de grande número de pequenas instalações de controle
na fonte e apresenta maior facilidade de operação e manutenção com custos mais
reduzidos. Por outro lado, apresenta maior dificuldade para encontrar locais adequados
para sua implantação, com custos de desapropriação mais elevados, além de encontrar
uma maior resistência na opinião pública quando se trata de reservatórios de
armazenamento ou barramentos de maior porte.
No Brasil não é usual a utilização de dispositivos de armazenamento em projetos
de drenagem urbana. Porém, esse tipo de instalação vem sendo crescentemente
utilizado praticamente em todos os países de primeiro mundo.
Ressaltamos que inicialmente o princípio essencial que orientava os projetos era
o de assegurar o rápido escoamento das águas. Com o crescimento das áreas urbanas,
os picos de cheias dos principais rios passaram a alcançar níveis muito elevados em
relação às condições iniciais de ocupação, com graves problemas de inundação. Isso
permitiu constatar que a filosofia de projeto de obras de drenagem deveria ser
radicalmente alterada, no sentido de propiciar maiores tempos de permanência das
águas precipitadas sobre uma dada bacia, com o propósito de reduzir as vazões de pico
excessivamente elevadas nos pontos mais a jusante da mesma.
34
2.2.2. Definição de critérios, coeficientes e parâmetros de projeto
Para dimensionamento dos sistemas de macrodrenagem, se faz necessário a
utilização dos principais elementos de formação das ondas de enchentes para promover
a alteração dos tempos de concentração, a redução das áreas de drenagem (efeitos
obtidos via derivação) ou a redução dos volumes escoados (obtidos pela detenção). O
sucesso da medida proposta é diretamente proporcional a definição dos hidrogramas
de projeto nos diversos pontos notáveis do sistema de drenagem (Canholi, 2014).
Para definir esses hidrogramas de projeto nos estudos hidrológicos voltados à
drenagem urbana, são adotados modelos matemáticos do tipo chuva x vazão, visto que,
há uma carência dos dados fluviométricos necessários para a análise estatística de
cheias (Canholi, 2014).
Sendo assim, as características hidráulicas e geomorfológicas da bacia, suas
condições de impermeabilização, tempos de concentração e as precipitações de
projeto, são os dados fundamentais para a elaboração desse estudo (Canholi, 2014).
Com relação aos dados pluviométricos, estão disponíveis para as principais
cidades do País as relações IDF (intensidade-duração-frequência). Todavia, o grande
problema para o hidrólogo é a desagregação das precipitações para a determinação
dos hietogramas, uma vez que, para cada distribuição temporal das chuvas, têm-se
hidrogramas diferentes (Canholi, 2014).
Entretanto, por um aspecto legal o estudo necessita ser elaborado em
concordância com as INSTRUÇÕES TÉCNICAS PARA ELABORAÇÃO DE ESTUDOS
HIDROLÓGICOS E DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE SISTEMAS DE
DRENAGEM URBANA, que é disponibilizado pela Fundação Rio-Águas. O objetivo
deste documento é “orientar, estabelecer parâmetros e diretrizes que deverão ser
utilizados no dimensionamento, detalhamento e apresentação dos projetos e cadastros
de obras de greide e de sistemas de micro e macrodrenagem no Município do Rio de
Janeiro, buscando amparar técnica e legalmente as decisões dos projetistas e da
fiscalização, segundo critérios preconizados pela Subsecretaria de Gestão de Bacias
Hidrográficas” (Rio-Águas, 2010).
A Fundação Instituto das Águas do Município do Rio de Janeiro (Rio-Águas) é o
órgão técnico de referência no manejo de águas pluviais urbanas do município do Rio
de Janeiro, tendo como competências planejar, gerenciar e supervisionar ações
preventivas e corretivas contra enchentes. O órgão atua na gestão de bacias
hidrográficas do município, o que abrange uma área ampla de atuação. A Rio-Águas
35
trabalha na manutenção dos corpos hídricos do município, realizando obras de
conservação e desobstrução de canais e rios. Além disso, é o órgão responsável pelo
planejamento, supervisão e operação, direta ou indireta, do sistema de esgotamento
sanitário (Prefeitura do Rio de Janeiro, 2015).
2.2.2.1. Tempo de Concentração
Tempo de Concentração é o tempo que leva desde o início da chuva, até que
toda a bacia considerada contribua para o escoamento superficial dada seção
considerada. Esse tempo equivale a um tempo inicial de entrada, ou tempo demandado
pelo escoamento superficial para correr superficialmente até alcançar o primeiro
dispositivo a montante, e um tempo de percurso que é o tempo decorrente desde a
entrada no dispositivo até o ponto de interesse.
Encontram-se diversas fórmulas que cauculam o tempo de concentração. As
componentes do tempo de concentração podem ser calculadas pelas fórmulas de
George Ribeiro ou pela fórmula de Kirpich, referentes ao percurso sobre o talvegue, e
pela fórmula de Kerby, referente ao percurso sobre o terreno natural; para canais,
sugere-se a adoção do Método Cinemático. O tempo de concentração adotado não
deverá ser inferior a 5 minutos.
O tempo de concentração (tc) será estabelecido a partir da soma de tempos
considerados:
c p et t t (1)
Onde:
tp = tempo de percurso – tempo de escoamento dentro da galeria ou canal, calculado
pelo Método Cinemático;
te = tempo de entrada – tempo gasto pelas chuvas caídas nos pontos mais distantes da
bacia para atingirem o primeiro ralo ou seção considerada;
O tempo de entrada (te) pode também ser subdividido em parcelas:
1 2 et t t (1)
Onde:
36
t1 = tempo de escoamento superficial no talvegue – tempo de escoamento das águas
pelo talvegue até alcançar o primeiro ralo ou seção considerada, calculado pela equação
de George Ribeiro ou pela equação de Kirpich;
t2 = tempo de percurso sobre o terreno natural – tempo de escoamento das águas sobre
o terreno natural, fora dos sulcos, até alcançar o ponto considerado do talvegue,
calculado pela equação de Kerby.
George Ribeiro
A equação proposta por George Ribeiro tem a seguinte forma:
0,04
16
1,05 0,2 100c
Lt
p d
Onde:
tc = Tempo de escoamento superficial em minutos, t1 da equação (2);
L = Comprimento do talvegue principal, em km;
p = Porcentagem, em decimal, da área da bacia coberta de vegetação;
d = Declividade média do talvegue principal em m/m.
Kirpich
A fórmula de Kirpich é apresentada a seguir:
0,77
0,3853,989c
Lt
d
tc = Tempo de escoamento superficial em minutos, t1 da equação (2);
L = Comprimento do talvegue em km;
d = Declividade média do talvegue principal em m/km.
Kerby
A equação de Kerby é utilizada para calcular o tempo de percurso sobre terreno
natural (t2), é a segunda parcela para o cálculo do tempo de entrada (te),
37
𝑡2 =
1,44[𝐿2. 𝐶𝑘(1
(𝑑2)0,5)]0,47
t2 = Tempo de percurso sobre terreno natural em minutos;
L2 = Comprimento do talvegue em km;
Ck = Coeficiente determinado pela Tabela 5;
d2 = Declividade média do talvegue principal em m/km.
Tabela 5 - Coeficiente Ck da equação de Kerby (Rio-Águas, 2010)
Método Cinemático
𝑡𝑝 = 16,67. ∑𝐿𝑖
𝑉𝑖
tp = Tempo de percurso em minutos;
Li = Comprimento do talvegue em km;
Vi = Velocidade do trecho considerado em m/s.
As velocidades poderão ser estimadas pela fórmula de Manning de acordo com
a seguinte equação:
𝑉 = 𝑅𝐻
23 . 𝑆
12 . 𝜂−1
V = Velocidade em m/s, correspondente ao escoamento em regime permanente e
uniforme;
Rh = Raio hidráulico em m, estimado com auxílio da Tabela 6;
38
S = Declividade do trecho, m/m;
𝜂 = Coeficiente de rugosidade, conforme as Tabela 7, Tabela 8, Tabela 9, Tabela 10 e
Tabela 11.
Tabela 6 - Estimativa do Raio hidráulico (Rio-Águas, 2010)
Seção do canal Raio Hidráulico
Retangular 0,5
Trapezoidal 0,61
Circular 1/4.Φtubulação
Tabela 7 - Coeficiente de rugosidade (Manning) canais fechados (Rio-Águas, 2010).
39
Tabela 8 - Coeficiente de rugosidade (Manning) canais revestidos (Rio-Águas, 2010).
Tabela 9 - Coeficiente de rugosidade (Manning) canais escavados não revestidos (Rio-
Águas, 2010).
Tabela 10 - Coeficiente de rugosidade (Manning) cursos d’águas naturais (Rio-Águas, 2010).
Tabela 11 - Coeficiente de rugosidade (Manning) escoamento superficial direto (Rio-Águas, 2010).
40
2.2.2.2. Tempo de Recorrência
O tempo de recorrência ou período de retorno que será utilizado na determinação
da vazão de projeto e, consequentemente, no dimensionamento dos dispositivos de
drenagem, deverá ser considerado em conformidade à Tabela 12:
Tabela 12 - Tempo de recorrência em função do tipo de drenagem (Rio-Águas, 2010).
2.2.2.3. Intensidade Pluviométrica
Este parâmetro é dimensionado pela equação de chuvas intensas adotada pela
Fundação Rio Águas, da seguinte forma:
𝑖 =𝑎 . 𝑇𝑅
𝑏
(𝑡+𝑐)𝑑
Onde:
i = Intensidade de chuva em mm/h;
TR = Tempo de retorno em anos;
t = Tempo de duração da precipitação em minutos;
a, b, c e d = Constantes determinadas a partir de análise dos dados históricos.
41
Os coeficientes utilizados são regulados de acordo com o pluviômetro
representativo da região em estudo do município do Rio de Janeiro. Na Tabela 13,
encontram-se os coeficientes, e na Figura 20, a região de abrangência do pluviômetro.
Tabela 13 - Coeficientes para as equações de chuvas intensas (Rio-Águas, 2010).
42
Figura 20 - Áreas de influência das equações IDF do município do Rio de Janeiro (Rio-Águas, 2010).
43
2.2.2.4. Duração da Chuva de Projeto
Para o método do hidrograma unitário sintético do SCS (Método U.S. Soil
Conservation Service atual NRCS), recomenda-se que o tempo de duração da chuva (t)
seja no mínimo igual ao tempo de concentração ou até o dobro desse valor.
2.3. Modelo Chuva x Deflúvio
A modelagem da bacia hidrográfica e da rede de macrodrenagem tem papel
importante no gerenciamento da drenagem urbana, pois possibilita avaliar cenários e
fazer o planejamento adequado (Canholi, 2014).
Conforme indicado na Instrução Técnica da Fundação Rio-Águas, a metodologia
de cálculo hidrológicos para determinação de vazões de projeto é definida em função
das áreas das bacias hidrográficas, da seguinte forma:
Método Racional Modificado → Área < 100 ha;
Método U.S. Soil Conservation Service (atual NRCS) → Área > 100 ha.
2.3.1. Método do Hidrograma Unitário do “U.S. Soil Conservation
Service” (atual NRCS)
Este método determina a descarga de uma bacia hidrográfica por meio do
hidrograma triangular composto, que resulta da soma das ordenadas de histogramas
unitários, para cada intervalo temporal de discretização da chuva.
Para cada intervalo temporal se tem o escoamento relacionado à chuva
excedente neste período, conforme as curvas de deflúvio – CN. Tendo como base os
escoamentos obtidos, são determinados os hidrogramas para cada intervalo. Da
formação dos hidrogramas, por convolução, tem como resultado o hidrograma final de
cheia, cujo pico refere-se ao valor da vazão de projeto.
Para a designação da relação entre chuvas e deflúvios, o método aplica a
equação de Mockus, indicada a seguir:
𝑃𝑒 =(𝑃 − 0,2. 𝑆𝑑)2
(𝑃 + 0,8. 𝑆𝑑)
Onde:
Pe = Precipitação efetiva (mm);
44
P = Precipitação acumulada (mm);
Sd = Armazenamento no solo (mm).
O valor de “Sd”, é função do tipo e uso do solo e das condições antecedentes de
umidade, descrito por:
𝑆𝑑 = 254 [(100
𝐶𝑁) − 1]
Onde:
CN = Curva de deflúvio (curva número).
Essa curva está definida adiante em função dos grupos hidrológicos e condição
de umidade anterior do solo.
O tempo de ascensão dos hidrogramas unitários:
𝑡𝑝 =𝐷
2+ 0,6. 𝑡𝑐
Onde:
tp = Tempo de ascensão (h);
D = Intervalo de discretização da chuva (h);
tc = Tempo de concentração (h).
O intervalo temporal de discretização da chuva (D) deverá ser inferior a 0,20tc,
isto é, D<0,2tc.
Tempo de recessão dos hidrogramas unitários:
𝑡𝑟 = 𝐻. 𝑡𝑝
Onde:
tr = Tempo de recessão (h);
H = Coeficiente com valor padrão de 1,67 (recomenda-se a adoção do valor 1,25 para
as áreas urbanizadas);
Tempo de base dos hidrogramas unitários:
H = 1,25 ⇒Tb= 2,25tp
H = 1,67 ⇒Tb= 2,67tp
45
A determinação da vazão de pico dos hidrogramas unitários será realizada com
as seguintes expressões:
𝐻 = 1,25 → 𝑄𝑝 =0,247(𝑃𝑒 . 𝐴)
𝑡𝑝
𝐻 = 1,67 → 𝑄𝑝 =0,208(𝑃𝑒 . 𝐴)
𝑡𝑝
Onde:
Qp = Vazão de pico do hidrograma unitário (m³ /s.mm);
Pe = Precipitação efetiva (mm);
A = Área da bacia hidrográfica (km²);
tp = Tempo de ascensão do hidrograma unitário (h).
As curvas de deflúvio (CN) são estabelecidas em função de quatro tipos
diferentes de grupos hidrológicos e da tipologia do uso do solo, referentes às condições
de umidade do solo antes da ocorrência da chuva.
O valor do CN utilizado na definição do hidrograma de projeto, deverá ser
calculado pela média ponderada dos diversos CN’s equivalentes às diferentes
tipologias.
Grupos hidrológicos:
Grupo A – solos arenosos com baixo teor de argila total, inferior a uns 8%, não
havendo rocha nem camadas argilosas, e nem mesmo adensada até a
profundidade de 1,5 m. O teor de húmus é muito baixo, não atingindo 1%;
Grupo B – solos arenosos menos profundos que os do Grupo A e com menor
teor de argila total, porém ainda inferior a 15%. No caso de terras roxas, esse
limite pode subir a 20% graças à maior porosidade. Os dois teores de húmus
podem subir, respectivamente, a 1,2 e 1,5%. Não pode haver pedras e nem
camadas argilosas até 1,5 m, mas é quase sempre presente camada mais
adensada que a camada superficial;
Grupo C – solos barrentos com teor de argila de 20 a 30%, mas sem camadas
argilosas impermeáveis ou contendo pedras até profundidades de 1,2 m. No
caso de terras roxas, esses dois limites máximos podem ser de 40% e 1,5 m.
Nota-se a cerca de 60 cm de profundidade, camada mais adensada que no
grupo B, mas ainda longe das condições de impermeabilidade;
46
Grupo D – solos argilosos (30 - 40% de argila total) e ainda com camada
adensada a uns 50 cm de profundidade. Ou solos arenosos como B, mas com
camada argilosa quase impermeável, ou horizonte de seixos rolados.
A condição de umidade anterior do solo é expressa em três grupos: I, II e III,
descritos a seguir:
Condição I: solo seco. Precipitação acumulada em cinco dias menor que 15 mm;
Condição II: solo medianamente úmido. Precipitação acumulada em cinco dias
entre 15 e 40 mm;
Condição III: solo úmido (próximo da saturação). Chuva acumulada em cinco
dias superior a 40 mm.
Para a condição de umidade antecedente do solo, recomenda-se a condição II,
conforme Tabela 14.
47
Tabela 14 - Valores de CN, condição hidrológica II (Rio-Águas, 2010).
48
2.4. Dimensionamento Hidráulico
Bem como o estudo hidrológico, o dimensionamento hidráulico também segue
as INSTRUÇÕES TÉCNICAS PARA ELABORAÇÃO DE ESTUDOS HIDROLÓGICOS
E DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA,
fornecido pela Fundação Rio-Águas.
2.4.1. Critérios, Coeficientes e Parâmetros de Projeto
2.4.1.1. Canais abertos
Número de Froude
Para assegurar a estabilidade do regime de escoamento nos canais abertos,
estes deverão ser projetados, com a finalidade de que o número de Froude (Fr) seja
menor ou igual a 0,86 (Fr ≤ 0,86). Em canais revestidos com concreto aceita-se o
intervalo de 1,13 ≤ Fr ≤ 2,00. É relevante salientar que os canais não devem ser
projetados com o número de Froude dentro do intervalo: 0,86 ≤ Fr ≤ 1,13.
No escoamento em regime supercrítico, as seções trapezoidais precisarão ser
rejeitadas nos trechos em curva.
Em canais que podem ocorrer à ação das marés precisará ser levado em
consideração a ocorrência de remanso em função das marés, sendo necessário verificar
os valores relativos à borda livre e velocidades máximas e mínimas para esta condição.
Para as bacias drenantes às baías da Guanabara e Sepetiba são utilizados como
condição de contorno os níveis médios da preamar de sizígia de +0,60 e +0,50; o nível
mínimo a ser utilizado será o nível médio do mar, -0,18, respectivamente.
Para as lagunas, são recomendados os níveis d’água conforme a Tabela 15:
Tabela 15 - Níveis d’água (Rio-Águas, 2010)
Laguna Tr 10 anos Tr 25 anos
Jacarepaguá 0,75 0,90
Rodrigo de Freitas 0,52 0,75
49
Borda livre
A borda livre mínima (hfb) será definida para a vazão relativa ao TR 10 anos e
de acordo com critério estabelecido no Urban Storm Drainage Criteria Manual – Denver:
ℎ𝑓𝑏 = 0,61 + 0,037 . 𝑉. 𝑌13
Onde:
hfb = borda livre em m;
V = velocidade média em m/s;
Y = lâmina d’água em m.
2.4.1.2. Coeficiente de rugosidade (Manning) – “n”
Os coeficientes de rugosidade estão apontados nas tabelas 7 a 11, pois também
são utilizados no cálculo do Método Cinemático, subitem 2.2.2.1 deste trabalho.
2.4.2. Velocidades Admissíveis
2.4.2.1. Velocidade mínima
Para os trechos em que não ocorre a interferência de maré, a velocidade mínima
é igual a 0,8 m/s. Para galerias fechadas é adotado o mesmo valor.
2.4.2.2. Velocidade máxima
As velocidades nos canais têm de ser no máximo igual aos valores apontados
na Tabela 16, e variam conforme o material de revestimento. Para galerias fechadas a
velocidade máxima é de 5,0 m/s.
50
Tabela 16 - Velocidade máxima para canais revestidos (Rio-Águas, 2010).
2.5. Simulação Hidráulica-Hidrológica
Encontram-se no mercado vários softwares para modelagem e simulação
hidráulica-hidrológica. A simulação hidráulica-hidrológica é um processo de aplicação
do modelo hidrológico ou hidráulico para se obter a resposta da bacia hidrográfica e da
rede de macrodrenagem em decorrência de um conjunto de variáveis de entrada
(Canholi, 2014).
De acordo com (Canholi, 2014), a escolha do programa mais adequado ao
projeto está condicionada a critérios técnicos importantes, tais como: funcionalidades
(configuração dentro do software); interface amigável; visualização e apresentação dos
resultados; documentação (manual do usuário, manual de fundamentos dos modelos e
projetos, etc).
As etapas de modelagem e simulação podem ser estruturadas da seguinte forma
(Canholi, 2014):
Escolha dos modelos e determinação dos parâmetros e variáveis de entrada
necessários à modelagem;
Escolha do software e preparação/inserção dos dados de entrada;
Simulação;
Calibração dos parâmetros dos modelos;
Interpretação dos resultados.
Tendo em vista os critérios técnicos apontados por (Canholi, 2014), e por possuir
licença gratuita para estudantes, foi escolhido o software Storm and Sanitary Analysis
(SSA) para o auxílio da concepção deste projeto.
51
2.5.1. Modelo de Simulação - Autodesk® Storm and Sanitary
Analysis 2017
O modelo de simulação Autodesk® Storm and Sanitary Analysis 2017, dito SSA,
é a forma mais genérica de um programa computacional que reúne diferentes modelos
de hidráulica operacional, amplamente utilizado em todo o mundo para o planejamento,
análise e gestão de projetos relacionados ao escoamento de águas pluviais, esgotos
combinados e esgotos sanitários. Permite estimar cargas de poluentes de origem difusa,
planejar outros sistemas de drenagem em áreas urbanas, dentre outras aplicações em
áreas não urbanas.
SSA integra análises de águas pluviais e águas residuais durante o planejamento
e o design, o que ajuda a melhorar a produtividade geral do projeto e aumentar suas
capacidades de engenharia.
Em geral, seu uso é voltado para hidrologia urbana com vistas a dimensionar
redes hidráulicas de coleta e transporte de efluentes. É um modelo quali-quantitativo de
simulação dinâmica do fenômeno precipitação-escoamento usado para eventos
isolados ou simulação contínua. A componente de escoamento do SSA opera em um
conjunto de sub-bacias de drenagem que recebem precipitação e geram vazões e
cargas de poluentes.
A rotina de propagação do modelo transporta o escoamento através de um
sistema de tubos, canais, dispositivos de armazenamento e tratamento, bombas e
reguladores, utilizando modelo hidrodinâmico aplicável a diversos regimes de fluxo, tais
como remanso, regime rapidamente variado e inversão de fluxo.
O modelo controla a quantidade e a qualidade do escoamento gerado dentro de
cada sub-bacia, vazão, profundidade de fluxo e a qualidade da água em cada tubo e
canal durante um determinado período de simulação. Avalia explicitamente o
desempenho hidrológico de diferentes dispositivos de controle de baixo impacto, tais
como pavimentos porosos e áreas de biorretenção, jardins de chuva, telhados verdes e
calçadas de ruas, cisternas de chuva, trincheiras de infiltração e depressões.
52
2.6. Medidas Não Convencionais
Atualmente soluções estruturais de sistemas de drenagem não convencionais,
estão sendo agregadas ao sistema de drenagem urbano. Entre as várias formas de
soluções estruturais, destacam-se: melhoria das condições de infiltração, detenção e
retenção em reservatórios e retardamento de escoamentos.
Para (ANGONEZE, 2011), os sistemas de drenagem não convencionais são
tidos como um novo conceito de drenagem urbana, que visam a atenuar as vazões de
pico e a solucionar problemas existentes, possibilitando um melhor planejamento em
áreas futuramente urbanizadas, incorporando técnicas inovadoras de engenharia como
a melhoria das condições de infiltração, o retardamento de escoamentos, a detenção ou
retenção em reservatórios ou em canais abertos, entre outras. Estes novos sistemas
acabaram sendo denominados de sistemas não convencionais, pois se opõem às
técnicas tradicionais de drenagem que induzem a aceleração dos escoamentos
mediante canalizações.
As medidas não convencionais em drenagem urbana podem ser entendidas
como estruturas, obras, dispositivos ou mesmo como conceitos diferenciados de
projeto. São soluções que diferem do conceito tradicional de canalização, mas podem
estar a ela associadas, para adequação ou otimização do sistema de drenagem
(Canholi, 2014).
Dentre as medidas convencionais adotadas destacam-se aquelas que ampliam
o processo de infiltração, retém os escoamentos em reservatórios e retardam o fluxo
nas calhas dos córregos e rios (Canholi, 2014).
A Figura 21 apresenta um esquema comparativo entre os sistemas de drenagem
tradicionais e os sistemas de drenagem não convencionais.
53
(Canholi, 2014)), classifica os critérios de projeto de drenagem urbana em
“conceito de canalização” e “conceito de reservação”. Em função dessa classificação
observamos na tabela abaixo, uma comparação entre as características dos dois
conceitos.
Figura 21 - Ilustração esquemática dos conceitos de Reservação x Canalização (Canholi, 2014).
54
Tabela 17 - Conceito de Canalização X Conceito de Reservação (Canholi, 2014).
. O conceito de canalização é o método convencional adotado que se baseia na
utilização de galerias e canais em concreto, ao fechamento de córregos, ao alinhamento
dos traçados ou outras intervenções que visam principalmente o afastamento rápido dos
escoamentos.
Esse conceito vem se tornando ineficaz nas áreas urbanas em função das
expansões das cidades que ocorre normalmente de jusante para montante. E à medida
que a bacia se urbaniza, os picos de vazão nas canalizações a jusante aumentam,
devido principalmente ao aumento da impermeabilização.
55
Com isso o uso de soluções classificadas como sistemas de drenagem não
convencionais, apresentam soluções para os problemas em sistemas de drenagem
existentes.
2.6.1. Retardamento dos Escoamentos
A impermeabilização das bacias e as canalizações dos canais provocam a
aceleração dos escoamentos e isso provoca um acréscimo expressivo nos picos de
vazão da bacia, conforme podemos observar na figura abaixo:
Figura 22 - Hidrograma: Canalização x Natural (TUCCI C. E., 1995)
Com algumas técnicas de retardamento dos escoamentos consegue-se a
redução destes picos de vazão. Essas técnicas visam o aumento dos tempos de
concentração, por meio do aumento do tempo de percurso dos fluxos.
Para se conseguir o aumento do tempo de concentração, segundo (Canholi,
2014) algumas medidas podem ser tomadas:
Maior conservação dos traçados naturais, atendo-se as curvas e possíveis
eventuais alargamentos existentes, conseguiremos o aumento da capacidade
através da ampliação das calhas (Figura 23);
Procurar manter as declividades naturais, quando não for possível, diminuir as
declividades com a utilização de degraus (Figura 24);
56
Utilização de revestimentos rugosos como gabiões, enrocamentos ou naturais,
como vegetação e grama, vai depender da velocidade que se pretenda manter
(Figura 25);
Utilização de seção hidráulica de patamares (seções mistas), conservando os
escoamentos mais habituais no leito menor e no leito maior deve ser incentivada
a sua utilização como parques e áreas de lazer, implantando-se vegetação
arbustiva e gramados (Figura 26);
Para o escoamento de base, pode-se adotar uma canaleta no fundo da calha
em pedra argamassada ou revestida em concreto para proteção contra erosão
de pé, e facilitar os trabalhos de manutenção
Figura 23 - Manutenção do traçado original, canal em grama, via de serviço (ciclovia) (Canholi, 2014).
57
Figura 24 - Soleiras de pedra argamassada (Canholi, 2014).
Figura 25 - Soleiram em execução (em gabião "caixa") e calha do rio Aricanduva (em gabião "colchão) (Canholi, 2014)
58
Figura 26 - Canal com seção composta, revestimento em grama (Canholi, 2014)
2.6.2. Detenção / Retenção de Escoamentos
Esta técnica, também conhecida como medidas de desenvolvimento de
baixo impacto (LID), realiza a detenção ou retenção dos escoamentos através de obras
ou dispositivos que facilitem a reservação de escoamentos. Sua principal finalidade é
reduzir o pico de vazão através do armazenamento dos volumes escoados
proporcionando o amortecimento das cheias desde a entrada no sistema até a sua
disposição final.
As estruturas utilizadas nessa técnica podem ser estruturas de múltiplos usos
além do armazenamento de água, como lazer, recreação, tratamento da água
armazenada entre outros. Ela é a mais utilizada dentre os sistemas não convencionais
de drenagem.
A Figura 27, mostra um esquema que classifica os dispositivos de
retenção/detenção. Estes foram classificados de acordo com a localização no sistema
de drenagem em dois grandes grupos: contenção na fonte e contenção a jusante dela.
59
Contenção na Fonte: são dispositivos de pequeno porte instaladas próximas ao
local de origem do escoamento superficial. Eles possuem uma grande
flexibilidade em termos de escolha de local de implantação, permitem uma
melhoria das condições de drenagem a jusante, bem como do controle em tempo
real das vazões. Permite, ainda, um aumento de capacidade de drenagem global
do sistema. Em compensação, estas pequenas unidades instaladas em grande
quantidade e em diferentes locais dificulta o monitoramento e a manutenção o
que acarreta também em custos de manutenção elevados.
Contenção a jusante: são reservatórios que visam controlar os escoamentos
oriundos de partes importantes da bacia. Esses dispositivos, por outro lado,
abrangem um número menor de locais de armazenamento. Esse tipo de controle
permite reduzir o custo de implantação em relação ao caso de grande número
de pequenas instalações de controle na fonte e apresenta maior facilidade de
operação e manutenção com custos mais reduzidos. Por outro lado, apresenta
maior dificuldade para encontrar locais adequados para sua implantação, com
custos de desapropriação mais elevados, além de encontrar uma maior
resistência na opinião pública quando se trata de reservatórios de
armazenamento ou barramentos de maior porte.
60
Figura 27 - Esquema das obras e dispositivos retenção/detenção (Canholi, 2014).
A tecnologia de detenção pode ser aplicada de diferentes formas, segundo a
situação e a conveniência das administrações municipais. Pode ser realizada em cada
lote ou, no âmbito das sub-bacias, em bacias de detenção maiores (Canholi, 2014).
Neste último caso, essas áreas permanecem secas nos períodos de estiagem e,
portanto, permitem serem utilizadas como áreas de recreação e lazer. Além disso, outra
vantagem é a melhoria da qualidade da água, pois durante a permanência das águas
nos reservatórios, ocorre a sedimentação e a decantação dos poluentes, que serão
depois removidos e dispostos convenientemente em aterros sanitários (Canholi, 2014).
61
De acordo com (Canholi, 2014) as obras de detenção passam por uma
evolução ao longo do tempo, representada na Figura 28. Embora as medidas adotadas
no Brasil contemplem a Fase 2, é importante ter em mente as fases subsequentes da
evolução das obras de detenção para que as soluções propostas, hoje, possam levar
em consideração a readequação destas obras às realidades futuras.
Figura 28 - Evolução das obras de detenção em centros urbanos ( (Canholi, 2014))
2.6.2.1. Dispositivos de Contenção na Fonte com Infiltração
São estruturas em áreas urbanas residenciais ou em vias de circulação que
fazem com que a bacia recupere a sua capacidade de infiltração e percolação que foram
perdidas em função da impermeabilização. Sua principal finalidade é diminuir os picos
de vazões no sistema de drenagem através da redução dos escoamentos superficiais,
além disso proporcionam uma melhoria na qualidade da água, a recarga de aquíferos e
a utilização das águas reservadas.
Essas estruturas também podem ser estruturas de múltiplos usos com interação
com o espaço urbano, podendo ser implantadas em praças, parques, ao longo calçadas
e ruas se forem projetadas com cobertura de algum revestimento permeável ou grama,
não ficando expostas.
62
As condições do lençol freático, o tipo de solo, a cobertura vegetal e a qualidade
da água drenada são alguns dos fatores que interferem na capacidade de absorção do
solo de acordo com (Canholi, 2014)
Porosidade efetiva é a quantidade de água que um solo saturado pode drenar
então a quantidade de água que infiltra em solo vai depender de qual é a porosidade
efetiva daquele tipo de solo.
Tabela 18 - a porosidade efetiva de alguns tipos de solos e pavimentos (Canholi, 2014)
Existem vários tipos de dispositivos de contenção na fonte com infiltração, segue
abaixo alguns deles:
Superfície de infiltração: São superfícies cobertas por vegetação em que a água
a ser drenada percorre para que a mesma se infiltre no solo. Podem ser
instalados subdrenos em áreas com subsolo pouco drenante ou argiloso para
evitar que a água fique parada;
63
Figura 29 - Superfície de Infiltração (Canholi, 2014)
Figura 30 - Superfície de Infiltração em Portland (Canholi, 2014)
Bacias de percolação: É uma valeta escavada no solo e preenchida com brita ou
cascalho, posteriormente aterrada, com isso a reservação temporária do
escoamento é realizada à medida que a percolação vai ocorrendo para o
subsolo. Para este método se faz necessário que o lençol freático seja baixo
para que tenha um espaço de armazenamento de água;
Trincheiras de Infiltração: São dispositivos cujo a principal função é armazenar
a água por tempo suficiente para a sua infiltração no solo. São formadas por
valetas preenchidas com material granular, contém um filtro de geotêxtil que é
64
colocado envolvendo o material de enchimento, sendo recoberto por uma
camada de seixos, formando assim uma superfície drenante;
Figura 31 - Esquema de uma trincheira de infiltração (adaptado (Schueler, 1987))
Figura 32 - Exemplo de trincheira de infiltração ( (www.ristormwarersolution.org, s.d.))
65
Valetas abertas: São valetas conjuntas com estradas, ruas ou áreas de
estacionamento que são revestidas em grama para facilitar a infiltração. Podem
ainda ser complementadas com trincheiras de infiltração;
Figura 33 - Valeta aberta (Canholi, 2014)
Figura 34 - Valeta aberta complementada de trincheira de infiltração (Canholi, 2014)
66
Poço de infiltração: É parecida com uma trincheira de infiltração, no entanto não
é uma estrutura linear e sim uma estrutura pontual e vertical, que possibilita a
infiltração na direção radial;
Figura 35 - Esquema de poço de infiltração (Azzout, Barraud, Cres, & alfakih, 1994)
Figura 36 - Poço de infiltração (Baptista, Nascimento, & Barraud, 2005)
Pavimentos permeáveis: É um dispositivo de infiltração compostos por duas
camadas de agregados (uma de agregado fino ou médio e outra de agregado
graúdo) mais a camada do pavimento permeável propriamente dito onde o
escoamento superficial é desviado através de uma superfície permeável para
dentro de um reservatório de pedras localizado sob a superfície do terreno. Os
67
são classificados basicamente por: pavimento de asfalto poroso, pavimento de
concreto poroso e pavimento de blocos de concreto vazado preenchido com
material granular;
Figura 37 - Pavimentos permeáveis, exemplos e cortes típicos (Canholi, 2014)
68
Figura 38 - Pavimento permeáveis (Virgillis, 2009)
2.6.2.2. Dispositivos de Contenção na Fonte com Detenção
“São estruturas compensatórias que se propõem a restituir à bacia o
armazenamento natural perdido após o processo de urbanização “. (Agra, 2001)
Existem vários tipos de dispositivos de contenção na fonte com detenção, segue
abaixo alguns deles:
Telhado Reservatório: É um telhado com um sistema de calhas e condutores
com capacidade de armazenamento, que é controlado através de válvulas
especiais. Segundo (Agra, 2001), o telhado reservatório funciona como um
reservatório que armazena provisoriamente as águas da chuva e a libera
gradualmente à rede pluvial, através de um dispositivo de regulação específico;
Controle em Áreas Impermeabilizadas: São locais com amplas áreas
impermeabilizadas, tais como estacionamentos, praças, áreas de lazer e centros
esportivos que geram elevados picos de deflúvios. Segundo (Canholi, 2014),
além da introdução da prática de ampliarem-se ás áreas permeáveis nestes
locais, tais áreas também podem conter dispositivos ou estruturas que reservem
estes escoamentos, tanto através da inundação controlada em certos pontos das
mesmas como da implantação de reservatórios;
69
Microreservatório ou cisternas Estes dispositivos são pequenos reservatórios,
que normalmente são implantados no próprio lote, que tem como principal
função o armazenamento de volumes de chuva, contribuindo para o
amortecimento do pico da cheia. Esses dispositivos possibilitam também a
utilização da água armazenada para usos não potáveis com lavagem de veículos
e partes comuns, jardinagem e outras. Existem muitas formas para esse tipo de
reservatório, um exemplo seria o microreservatório enterrado como
exemplificado na Figura 39;
Figura 39 - Esquema de microreservatório fechado (Tominaga, 2013)
Lei das Piscininhas: Em 30/01/04 a partir do (DECRETO Nº 23.940, 2004), se
tornou obrigatório na Cidade do Rio de Janeiro, a adoção de reservatórios que
permitam o retardo do escoamento das águas pluviais para a rede de drenagem,
nos empreendimentos que tenham área impermeabilizada superior a quinhentos
metros quadrados.
A capacidade do reservatório deverá ser calculada com base na seguinte
equação:
V = k x Ai x h, onde
V = volume do reservatório em m3;
70
k = coeficiente de abatimento, correspondente a 0,15;
Ai = área impermeabilizada (m2);
h = altura de chuva (metro), correspondente a 0,06 m nas Áreas de Planejamento
1, 2 e 4 e a 0,07 m nas Áreas de Planejamento 3 e 5.
Entretanto, o (DECRETO Nº 32.119, 2010) altera o decreto Nº 23.940 onde
passam a ser excluídos da obrigatoriedade para a construção dos reservatórios
de retardo os empreendimentos relacionados nos incisos I e II:
I - no caso em que o empreendimento deságue diretamente em lagoas ou no
oceano.
II - no caso em que o empreendimento deságue em rede de drenagem que
prossiga até o deságüe final em lagoas ou no oceano. As redes de drenagem,
que compreendem desde galerias até cursos d`água em seção natural ou não,
deverão ter seu projeto e/ou cadastro aprovados no órgão público para um
tempo mínimo de recorrência de 10 anos, considerando as condições atuais de
impermeabilização.
2.6.2.3. Reservatórios de Contenção / Retenção a Jusante
De acordo com (Canholi, 2014), esses reservatórios visam controlar os
escoamentos de bacia ou sub-bacias de drenagem, e assim obter o amortecimento dos
picos das enchentes.
De acordo com (Canholi, 2014), as obras de reservação podem ser diferenciadas
como como bacias de retenção e bacias de detenção.
Bacias de Detenção: são obras destinadas a armazenar os escoamentos de
drenagem, normalmente secas durante as estiagens, mas projetadas para reter
as águas superficiais apenas durante e imediatamente após as chuvas. O tempo
de detenção guarda relação apenas com os picos máximos de vazão requeridos
à jusante e dos volumes armazenados.
71
Figura 40 - Esquema Bacia de detenção (Canholi, 2014)
Bacias de Retenção: reservatórios de superfície que sempre contém um volume
substancial de água permanente para servir as finalidades recreativas,
paisagísticas, ou próprio abastecimento de água ou outras funções.
Figura 41 - Esquema da bacia de retenção (Canholi, 2014)
Figura 42 - Bacia de retenção (Canholi, 2014)
72
Bacia de Sedimentação (Alagadiços): reservatório que possui a função principal
de reter sólidos em suspensão, detritos ou absorver poluentes que são
carreados pelos escoamentos superficiais. Esta bacia de sedimentação pode ser
parte de um reservatório com múltiplos usos, incluindo o de controle de cheias.
Figura 43 - Bacia de Sedimentação (TUCCI C. E., 1995)
2.6.3. Pôlder
De acordo com (Canholi, 2014), os pôlderes são sistemas compostos por diques
de proteção e equipamentos de bombeamento, visando proteger áreas ribeirinhas que
situam-se em cotas inferiores aos níveis d’água do talvegue, durante os períodos de
enchentes. Dessa forma, a área é totalmente isolada por diques com cota de
coroamento estabelecidas a partir dos riscos assumidos.
73
Figura 44 - Exemplo de solução tipo pôlder na Ponte das Bandeiras (Canholi, 2014).
74
3. Materiais e Métodos
3.1. Meio Físico
3.1.1. Aspectos Climáticos da Bacia de Jacarepaguá
De acordo com relatório da (SECRETARIA MUNICIPAL DE MEIO AMBIENTE,
1998) a Bacia hidrográfica de Jacarepaguá está localizada ao sul do município do Rio
de Janeiro, a área possui um microclima típico de região litorânea tropical, influenciada
por fatores estáticos (latitude, proximidade do mar e topografia) e outros de ordem
dinâmica (penetração das frentes frias). A baixada de Jacarepaguá é delimitada pelo
Maciços Litorâneos da Tijuca (a Leste), e da Pedra Branca (a Oeste). Formando um
grande arco, os maciços acabam por condicionar toda a drenagem para as lagunas
costeiras ou para áreas embrejadas como a Vargem Grande e Vargem Pequena,
cortadas pelo canal de Sernambetiba, Rio Portela e Cortado. Esta região sofreu várias
intervenções de macrodrenagem e muitos canais foram abertos, retificados e dragados,
sobretudo ao longo dos anos 40. Barrando as lagunas ao Sul e alguns dos canais que
cortam a baixada, a restinga arenosa estende-se por cerca de 21 km, desde a Barra de
Guaratiba até a Ponta da Joatinga.
Os dados climáticos para a estação de Jacarepaguá são:
Período de precipitação pluviométrica máxima vai de dezembro a março (verão)
e o de precipitação mínima, de junho a agosto (inverno). O mês mais seco é
julho, com uma precipitação média mensal de 50 mm, e o mais chuvoso é
janeiro, com média mensal de 300 mm;
Média anual de nebulosidade é de 6/8 e os períodos de maior e menor
nebulosidade são setembro - dezembro e maio - agosto, respectivamente;
Insolação total anual média observada da ordem de 2.280 h, com valores mais
elevados registrados no trimestre junho - agosto. Os valores mais baixos são
encontrados no período setembro - dezembro;
Temperatura média anual de 23,5ºC, sendo que a média das mínimas é de 19ºC
e a média das máximas 29ºC;
Evaporação, medida em tanque classe A do USWH (United States Weather
Bureau), apresenta valores mais elevados de dezembro a março e menos
elevados entre maio e julho, sendo de 700 mm a evaporação média anual;
75
Umidade média relativa do ar atinge valor máximo (88%) no período de maior
pluviosidade (dezembro - março) e valor mínimo (65%) entre maio e setembro.
A umidade relativa média anual observada é de 80%;
Pressão atmosférica apresenta uma média anual da ordem de 1.015 hPa
(hectopascal). Os maiores valores de pressão são registrados nos meses de
junho a agosto, enquanto os mais baixos ocorrem entre dezembro e março.
A Tabela 19 apresenta os valores médios mensais de insolação total,
precipitação, temperatura e umidade relativa do ar, monitorados na estação
climatológica do INMET, no município do Rio de Janeiro.
Tabela 19 - Dados climáticos (INMET, 2019)
3.2. Dados de projeto
Com a topografia obtida pelo Google Earth com imagens atualizadas em 2018.
Com a rede hidrográfica obtida na base de dados da Prefeitura da Cidade do Rio de
Janeiro (Data.Rio, 2019). Com o traçado da Bacia do Rio Guerenguê-Arroio Pavuna
obtido na base de dados da Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro (Data.Rio, 2019).
A divisão das sub-bacias foi traçada pelos divisores topográficos e a Bacia do
Rio Guerenguê-Arroio Pavuna foi dividida em sub-bacias numeradas de 1 a 4, conforme
Figura 45.
MêsInsolacao Total
(hs)
Num Dias
Precipitacao
(Qtd)
Precipitação
Total (mm)
Temp Máxima
Média (°C)
Temp
Compensada
Media (°C)
Temp Minima
Media (°C)
Umidade
Relativa Media
(%)
Janeiro 202 12 121 31 27 24 74
Fevereiro 184 8 74 32 28 24 73
Março 197 10 115 31 27 24 76
Abril 165 9 84 30 26 23 76
Maio 164 9 68 27 23 20 76
Junho 153 7 50 27 22 19 76
Julho 183 6 43 26 22 19 75
Agosto 174 6 25 27 23 19 73
Setembro 133 9 61 27 23 20 73
Outubro 160 9 76 28 24 21 75
Novembro 166 12 108 29 25 22 75
Dezembro 164 12 126 30 27 23 75
TOTAIS 170 9 79 29 25 22 75
Latitude (graus) : -22.89 Longitude (graus) : -43.18 Altitude (metros): 11.10 Período dos dados: 1974 a 2018
Município: Rio de Janeiro Estação meteorológica nº 83743
76
Figura 45 - Subdivisão da Bacia
As área de uso do solo foram estimadas através das imagens do Google Earth
(Google Earth Pro, 2019) que pode ser observada na Figura 46.
77
Figura 46 - Uso do Solo
As cotas altimétricas também foram estimadas através das imagens do Google
Earth (Google Earth Pro, 2019) que pode ser observada na Figura 47.
78
Figura 47 - Cotas Altimétricas
A Tabela 20 contém um resumo das propriedades das sub-bacias visualizadas nas
figuras anteriores, bem como os valores de CN, que foram obtidos através da Tabela
14.
Tabela 20 - Propriedades das sub-bacias.
ha % ha % ha % ha % ha % ha % ha %
Sub bacia 1 583,0 484,9 83% 38,45 7% 8,54 1% 0,00 0% 51,13 9% 0,00 0% 0,00 0%
Sub bacia 2 767,0 198,4 26% 53,25 7% 8,77 1% 33,40 4% 311,00 41% 112,63 15% 49,60 6%
Sub bacia 3 455,0 0,0 0% 25,00 5% 0,00 0% 182,86 40% 33,70 7% 191,28 42% 0,00 0%
Sub bacia 4 386,0 0,0 0% 0,00 0% 197,50 51% 91,30 24% 97,20 25% 0,00 0% 0,00 0%
Florestas TerrenoEspaços abertos,
parques e jardinsÁreas Comerciais
Uso residencial (impermeável 38%)
Uso residencial (impermeável 65%)
Distritos
industriais
uso e ocupação do solo
Valores CN (grupo A) 36 77 39 89 61 77 81
Área total
(ha)
79
3.3. Tempo de concentração
O tempo de concentração foi calculado pelo software Storm and Sanitary
Analysis (SSA) a partir da inserção dos dados das propriedades das sub-bacias.
Tabela 21 - Tempo de Concentração
3.4. Intensidade pluviométrica
De acordo com a Figura 20 (Área de influência das equações IDF do município
do Rio de Janeiro), a área de estudo está sob a influência do pluviômetro Via 11 e os
coeficientes do pluviômetro retirados da Tabela 13.
Tabela 22 - Dados do pluviômetro Via 11 para equação IDF (Rio-Águas, 2010).
O cálculo da intensidade pluviométrica pode ser visto na Tabela 23, para
diferentes durações de chuva e tempos de recorrência. A duração da chuva de projeto
é de no mínimo 154 min (igual ao tc) e no máximo 308 min (dobro do tc), e foi adotado o
valor de 180 min.
Sub bacia 1 13,50 511 14 11% 4714
Sub bacia 2 14,50 392 9 6% 6876
Sub bacia 3 9,95 19 6 0,4% 3713
Sub bacia 4 13,80 6 3 0,1% 2328
Perímetro
(km)
Ponto mais
alto (m)
Ponto mais
baixo (m)declividade distância
Sub-baciasTempo de
concentração (min)
S1 51
S2 57
S3 128
S4 154
Pluviômetro a b c d
VIA 11 1423 0,19 14,5 0,796
80
Tabela 23 - Intensidade pluviométrica.
Tabela 24 - Precipitação
3.5. Hidrogramas
Com os dados já apresentados foram gerados os hidrogramas pelo software
Storm and Sanitary Analysis (SSA).
Duração 1 2 3 5 10 15 20 25 50 100
5 11,1 12,7 13,7 15,1 17,3 18,6 19,7 20,5 23,4 26,7
10 18,6 21,2 22,9 25,2 28,8 31,1 32,8 34,3 39,1 44,6
15 24,1 27,4 29,6 32,7 37,3 40,2 42,5 44,3 50,6 57,7
20 28,3 32,3 34,9 38,4 43,9 47,4 50,0 52,2 59,5 67,9
30 34,7 39,6 42,7 47,1 53,7 58,0 61,3 63,9 72,9 83,2
60 46,0 52,5 56,7 62,5 71,3 77,0 81,3 84,8 96,8 110,4
120 57,5 65,6 70,9 78,1 89,1 96,2 101,6 106,0 120,9 138,0
180 64,3 73,4 79,2 87,3 99,6 107,6 113,6 118,6 135,3 154,3
240 69,2 79,0 85,3 94,0 107,2 115,8 122,3 127,6 145,6 166,1
360 76,4 87,1 94,1 103,7 118,3 127,7 134,9 140,8 160,6 183,2
480 81,6 93,1 100,6 110,8 126,4 136,5 144,2 150,4 171,6 195,8
720 89,3 101,9 110,1 121,3 138,4 149,5 157,9 164,7 187,9 214,3
1440 103,7 118,3 127,8 140,8 160,7 173,5 183,3 191,2 218,1 248,8
P (mm) - Altura pluviométrica
Período de retorno (anos)
81
4. Estudo de Casos
4.1. Considerações Iniciais
O Modelo de Simulação - Autodesk® Storm and Sanitary Analysis 2017 foi
alimentado com as propriedades das sub-bacias referidas na Tabela 20, com a duração
de chuva de 180 min e com as intensidades para os tempos de recorrência TR10, TR20
e TR50, retiradas da Tabela 23.
Tabela 25 - Intensidades utilizadas
A divisão hidráulica utilizada no modelo foi estimada conforme a Figura 48.
Período de
retorno (TR anos)Intensidade (mm/h)
10 33,2
20 37,9
50 45,1
82
Figura 48 - Detalhe da divisão hidráulica utilizada na modelagem matemática.
4.2. Caso 1
Neste primeiro caso, buscou-se simular para a situação atual de uso do solo
Tabela 26.
Tabela 26 - Dados para o Caso 1.
ha % ha % ha %
Sub bacia 4 386,0 197,50 51% 91,30 24% 97,20 25%
Valores CN
(grupo A)39 39 89 61
CASO 1Área total
(ha)
Uso e ocupação do solo
Espaços abertos,
parques e jardinsÁreas Comerciais
Uso residencial (impermeável 38%)
83
Para o Tempo de Retorno de 10 anos observamos os Hidrogramas para cada
junção na Figura 49 simulados no modelo. Para os Tempos de Retorno TR20 e TR50
os hidrogramas foram gerados de maneira análoga ao TR10 e podemos observar os
valores obtidos no canal (Link-04), que se refere a Sub-bacia 4 que é o nosso objeto de
estudo, na planilha abaixo.
Tabela 27 - Informações Caso 1
A Figura 50 apresenta os perfis do terreno e da linha d’água no instante de fluxo
máximo dentro dos condutos.
Para este caso foi ajustado no modelo a cota do nível do vertedouro de tal forma
que toda a vazão escoa pelo canal e não escoe nada pelo vertedouro.
TR10 TR20 TR50
Caso 1 70,93 97,84 139,94
CasosVazão (m³/s)
102
Figura 49 – Hidrogramas simulados em cada junção para a Tr=10anos no Caso 1
Tr=10 anos - Prec=33.2 mm - Situação hojeT
ota
l In
flo
w (
cm
s)
90
81
72
63
54
45
36
27
18
9
0
Time (hrs)
121086420
Total Inflow : Node - Jun-01 (Modelagem_Guerengue_APavuna v3 2019-03-19 16:38:08)
Total Inflow : Node - Jun-02 (Modelagem_Guerengue_APavuna v3 2019-03-19 16:38:08)
Total Inflow : Node - Jun-03 (Modelagem_Guerengue_APavuna v3 2019-03-19 16:38:08)
Total Inflow : Node - Jun-04 (Modelagem_Guerengue_APavuna v3 2019-03-19 16:38:08)
103
Figura 50 - Perfil da linha energética (linha vermelha) e da linha d’água máxima (azul) nos canais e galerias do modelo.
Profile Plot
Main Street Storm Sewer
Station (ft)
64+0062+0060+0058+0056+0054+0052+0050+0048+0046+0044+0042+0040+0038+0036+0034+0032+0030+0028+0026+0024+0022+0020+0018+0016+0014+0012+0010+008+006+004+002+000+00
Ele
vatio
n (
ft)
15.5
15
14.5
14
13.5
13
12.5
12
11.5
11
10.5
10
9.5
9
8.5
8
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
_
_
_
__
Node ID Jun-01
Rim 12.00 m
Invert 9.00 m
Link ID Link-01
Length 1419.00 m
Dia 3.00 m
Slope 21.0000 m/m
Up Invert 9.00 m
Dn Invert 6.00 m
Node ID Jun-02
Rim 8.00 m
Invert 6.00 m
Link ID Link-02
Length 2569.00 m
Dia 3.00 m
Slope 16.0000 m/m
Up Invert 6.00 m
Dn Invert 2.00 m
Node ID Jun-03
Rim 9.00 m
Invert 2.00 m
Link ID Link-03
Length 1700.00 m
Dia 3.00 m
Slope 6.0000 m/m
Up Invert 2.00 m
Dn Invert 1.00 m
Node ID Jun-04
Rim 5.00 m
Invert 0.50 m
Link ID Link-04
Length 640.00 m
Dia 3.00 m
Slope 8.0000 m/m
Up Invert 0.50 m
Dn Invert 0.00 m
Node ID Out-01
Invert 0.00 m
Jun-01
12.00
9.00
0.00
10.32
Jun-02
8.00
6.00
0.00
7.50
Jun-03
9.00
2.00
4.00
4.19
Jun-04
5.00
0.50
0.00
2.45
Out-01
0.00
1.89
Node ID:
Rim (m):
Invert (m):
Min Pipe Cover (m):
Max HGL (m):
Link ID:
Length (m):
Dia (m):
Slope (m/ m):
Up Invert (m):
Dn Invert (m):
Max Q (cms):
Max Vel (m/ s):
Max Depth (m):
Link-01
1419.00
3.00
21.0000
9.00
6.00
30.56
1.45
1.40
Link-02
2569.00
3.00
16.0000
6.00
2.00
67.81
1.49
1.81
Link-03
1700.00
3.00
6.0000
2.00
1.00
71.80
1.33
1.81
Link-04
640.00
3.00
8.0000
5.00
0.00
69.97
1.22
1.92
104
4.3. Caso 2
Neste segundo caso, foi simulado para uma situação de uso do solo onde as
áreas atualmente não utilizadas passando a serem utilizados por áreas comerciais
conforme novo uso do solo estimado na tabela baixo, utilizando as mesmas intensidades
para os tempos de recorrência TR10, TR20 e TR50.
Tabela 28 - Dados para o Caso 2.
Para este caso foi ajustado no modelo a cota do nível do vertedouro de tal forma
que no canal escoe a vazão similar a vazão do caso 1 e no vertedouro escoe a vazão
excedente, assim pudéssemos medir o volume excedente em relação a situação atual.
Na Figura 51, mostram os hidrogramas para o tempo de retorno de 10 anos, a
curva acima mostra o hidrograma simulado na junção 04 a montante da área de estudo,
que corresponde ao somatório de vazões das 3 bacias contribuintes. A curva abaixo
corresponde ao hidrograma de vazões excedentes produzidas pela mudança de uso de
solo na sub bacia 04.
Para os Tempos de Retorno TR20 e TR50 os hidrogramas foram gerados de
maneira análoga ao TR10 e podemos observar os valores obtidos na junção 04 a
montante da área de estudo, que corresponde ao somatório de vazões das 3 bacias
contribuintes e as vazões excedentes produzidas pela mudança de uso de solo na sub
bacia 04., na planilha abaixo.
Tabela 29 - Informações Caso 2.
ha % ha % ha %
Sub bacia 4386,0 0,00 0% 91,30 75% 97,20 25%
Valores CN
(grupo A)82
39 89 61
CASO 2Área total
(ha)
Uso e ocupação do solo
Espaços abertos,
parques e jardinsÁreas Comerciais
Uso residencial (impermeável 38%)
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Caso 2 70,15 11.370 97,54 11.083 139,6 8.959
TR50
Casos
TR10 TR20
105
Figura 51 - Hidrograma do canal e hidrograma das vazões excedentes Caso 2.
Tr=10 anos - Prec=33.2 mm - Futuro 75% comercial 25% residencialT
ota
l In
flo
w (
cm
s)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Flo
w (
cm
s)
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Time (hrs)
121086420
Total Inflow : Node - Jun-04 (Modelagem_Guerengue_APavuna v3 2019-03-19 16:46:00)
Flow : Link - Weir-01 (Modelagem_Guerengue_APavuna v3 2019-03-19 16:46:00)
106
4.4. Caso 3
Neste terceiro caso, foi simulado para uma situação de uso do solo onde as
áreas atualmente não utilizadas passam a ser utilizados por áreas residências conforme
novo uso do solo estimado na tabela baixo, utilizando as mesmas intensidades para os
tempos de recorrência TR10, TR20 e TR50.
Tabela 30 - Dados para o Caso 3.
Para este caso foi ajustado no modelo a cota do nível do vertedouro de tal forma
que no canal escoe a vazão similar a vazão do caso 1 e no vertedouro escoe a vazão
excedente, assim pudéssemos medir o volume excedente em relação a situação atual.
Na Figura 51, mostram os hidrogramas para o tempo de retorno de 10 anos, a
curva acima mostra o hidrograma simulado na junção 04 a montante da área de estudo,
que corresponde ao somatório de vazões das 3 bacias contribuintes. A curva abaixo
corresponde ao hidrograma de vazões excedentes produzidas pela mudança de uso de
solo na sub bacia 04.
Para os Tempos de Retorno TR20 e TR50 os hidrogramas foram gerados de
maneira análoga ao TR10 e podemos observar os valores obtidos na junção 04 a
montante da área de estudo, que corresponde ao somatório de vazões das 3 bacias
contribuintes e as vazões excedentes produzidas pela mudança de uso de solo na sub
bacia 04., na planilha abaixo.
Tabela 31 - Informações Caso 3
ha % ha % ha %
Sub bacia 4386,0 197,50 0% 91,30 24% 97,20 76%
Valores CN
(grupo A)68
39 89 61
CASO 3Área total
(ha)
Uso e ocupação do solo
Espaços abertos,
parques e jardinsÁreas Comerciais
Uso residencial (impermeável 38%)
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Caso 3 69,85 4.184 97,29 3.881 139,1 1.940
TR50
Casos
TR10 TR20
107
Figura 52 - Hidrograma do canal e hidrograma das vazões excedentes Caso 3.
Tr=10 anos - Prec=33.2 mm - Futuro 24% comercial 76% residencial
To
tal
Infl
ow
(cm
s)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Flo
w (
cm
s)
7
6
5
4
3
2
1
0
Time (hrs)
121086420
Total Inflow : Node - Jun-04 (Modelagem_Guerengue_APavuna v3 2019-03-19 16:48:32)
Flow : Link - Weir-01 (Modelagem_Guerengue_APavuna v3 2019-03-19 16:48:32)
108
5. Conclusão
5.1. Descrição dos estudos contemplados
O projeto aqui apresentado diz respeito ao estudo preliminar para os volumes de
vazão incrementados com a urbanização da área de estudo e a consequente
impermeabilização do solo. O trabalho divide-se nas seguintes partes:
Modelagem do problema;
Análise e interpretação dos dados.
Estudo de Casos:
Caso 1 – Cálculo do modelo para a situação de uso do solo atual para gerar os
hidrogramas da área de estudo para as TR10, TR20 e TR50.
Casos 2 e 3 - Cálculos utilizando um vertedouro para simular o volume
excedente com a urbanização da área atual para o cenário de urbanização da
área para uso comercial (Caso 2) e urbanização da área para uso residencial
(Caso 3).
5.2. Análise dos Resultados
A Tabela 32 apresenta um quadro comparativo com os valores das vazões
máximas e os volumes vertidos, para os diversos casos descritos neste trabalho.
Tabela 32 - Comparativo dos valores de vazão e volume vertido para cada caso.
A Figura 53Figura 53 - Hidrogramas comparativos apresenta uma comparação
dos hidrogramas para o Tempo de retorno de 10 anos para os cenários do caso 2 e
caso 3, a curva acima mostra o hidrograma simulado na junção 04. A curva abaixo
corresponde ao hidrograma de vazões excedentes produzidas pela mudança de uso de
solo na sub bacia 04.
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Vazão
(m³/s)
Volume
vertido (m3)
Caso 1 70,93 - 97,84 - 139,94 -
Caso 2 70,15 11.370 97,54 11.083 139,6 8.959
Caso 3 69,85 4.184 97,29 3.881 139,1 1.940
TR50
Casos
TR10 TR20
109
Figura 53 - Hidrogramas comparativos
110
Para que esse volume excedente dos casos simulados não impacte na rede de
drenagem atual, aconselhamos que sejam implementados reservatórios para controle
cheia e armazenamento das vazões excedentes.
Utilizamos para fins de cálculos preliminares as vazões excedentes para a TR10,
e simulando a urbanização de uma área de 100 m², conforme Tabela 33.
Tabela 33 - Estimativa de volume a armazenar
Cabe ressaltar a existência da Lei das Piscininhas (DECRETO Nº 23.940, 2004)
que já prevê a obrigatoriedade da construção desses reservatórios, porém apenas para
áreas superiores à 500 m² .
Tabela 34 - Comparativo Lei das Piscininhas
Porém esta resolução, que originalmente apresentava uma ótima iniciativa de
controle distribuído de cheias, acabou sofrendo, através do Decreto (DECRETO Nº
32.119, 2010), uma alteração na redação do art.1º do Decreto nº 23.940, de 30 de
janeiro de 2004, onde ficam excluídos da obrigatoriedade para a construção dos
reservatórios de retardo em dois casos: I - no caso em que o empreendimento deságue
diretamente em lagoas ou no oceano; II - no caso em que o empreendimento deságue
em rede de drenagem que prossiga até o deságue final em lagoas ou no oceano. As
redes de drenagem, que compreendem desde galerias até cursos d’água em seção
natural ou não, deverão ter seu projeto e/ou cadastro aprovados no órgão público para
m3 L
Caso 1 (incremento
de área comercial)11.370 1.968.600
0,005780,57757 578
Caso 2 (incremento
de área residencial)4.184 1.968.600
0,002130,21254 213
VOLUME DE
INCREMENTO
(m³)
Área
Urbanizada
(m²)
reservação /
m2CASOS
Volume para uma área de
100 m²
m³ L m³ L
Área Comercial 0,578 578 2,888 2.888
Área Residencial 0,213 213 1,063 1.063
Lei das Piscininhas 4,5 4.500 Isento
Para uma área de
100 m² 500 m²
111
um tempo mínimo de recorrência de 10 anos, considerando as condições atuais de
impermeabilização.
Entretanto possivelmente os empreendimentos a serem construídos na área de
estudo ficam excluídos da obrigatoriedade da construção em função da alteração feita
na resolução.
5.3. Considerações Finais
Não foi possível modelar o sistema de drenagem atual, pois para isso seria
necessário o levantamento das seções, velocidades, profundidades de escoamento e
outras informações que fogem ao nível de detalhamento deste estudo. Numa fase
posterior a esta, caso haja interesse em prosseguir com o projeto, poderia ser feito um
detalhamento maior do presente estudo.
Sendo assim, no caso 1 foram criadas as condições de contorno da modelagem
para gerar um parâmetro, cujo objetivo é analisar os hidrogramas para a urbanização
atual da bacia estudada.
No caso 2, foram alterados os dados de entrada do modelo estimando ocupação
das áreas ainda não urbanizadas, da sub bacia 4, com áreas comercias e calculou-se o
volume excedente para essa alteração do uso do solo.
No caso 3, foram alterados os dados de entrada do modelo estimando ocupação
das áreas ainda não urbanizadas, da sub bacia 4, com áreas residenciais e calculou-se
o volume excedente para essa alteração do uso do solo.
De acordo com este estudo preliminar em que utilizamos a aplicação de um
modelo hidráulico-hidrológico computacional (SSA da Autodesk) que simula o balanço
hídrico e a propagação dos escoamentos numa rede de drenagem, no caso do Arroio
Pavuna, levando em consideração os efeitos da aplicabilidade da não obrigatoriedade
da implementação dos reservatórios prevista na Lei das Piscininhas, os novos
empreendimentos foram avaliados em termos de volumes que deixarão de ser
armazenados e serão lançados nos deságues. Comentários são tecidos com relação à
amplificação ou não dos efeitos de inundações locais e também quanto ao fenômeno
de remanso devido à elevação do nível da Lagoa de Jacarepaguá.
112
113
Referências
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