DRENAGEM URBANA
Prof. Antenor Rodrigues Barbosa Jnior
Engenheiro Civil Escola de Minas UFOP
Me. em Enga Civil Escola de Engenharia/USP/S. Carlos;
Dr. em Enga Hidrulica e Saneamento Escola de Engenharia/USP/S. Carlos
Professor dos cursos de graduao em Engenharia Civil e Engenharia
Ambiental da Escola de Minas da UFOP
Coordenador do Mestrado Profissional em Sustentabilidade Socioeconmica
e Ambiental ProAgua/UFOP
2EMENTA
Planejamento.
Chuvas. Escoamento Superficial Direto.
Galerias. Ruas. Bocas de Lobo.
Obras de Macrodrenagem.
Estruturas Hidrulicas Especiais.
Bueiros.
Armazenamento.
3BIBLIOGRAFIA BSICA
1. Diretrizes Bsicas para Projetos de Drenagem Urbana no
Municpio de So Paulo - 1999
Carlos Lloret Ramos, Mrio Thadeu Leme de Barros e Jos
Carlos Francisco Palos (coordenadores). Prefeitura Municipal de
So Paulo Fundao Centro Tecnolgico de Hidrulica.
2. Drenagem Urbana Manual de Projeto - 1986
Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CETESB. So Paulo
3. Engenharia de Drenagem Superficial
Paulo Sampaio Wilken. Companhia de Tecnologia de Saneamen-
to Ambiental CETESB. So Paulo.
4. Drenagem Urbana
Carlos Eduardo M. Tucci, Ruben La Laina Porto, Mario T. de
Barros (organizadores). Editora da ABRH.
4PLANO DE ENSINO
Aula 01: Introduo ao Curso.
Aula 02: Planejamento. Plano diretor. Roteiro de projeto.
Aula 03: Chuva de projeto.
Aula 04: Mtodos de anlise do escoamento superficial.
Aula 05: Sistemas de Microdrenagem.
Aula 06: Microdrenagem (cont.)
Aula 07: Exerccios; projeto; dimensionamento da microdrenagem.
Aula 08: Exerccios (cont.)
Aula 09: Obras de macrodrenagem. Canais e galerias.
Aula 10: Exerccios: projeto e dimensionam. da macrodrenagem.
Aula 11: Estruturas hidrulicas especiais.
Aula 12: Estruturas de dissipao de energia.
Aula 13: Exerccios: estruturas hidr. especiais e bacias de dissipao
Aula 14: Bueiros dimensionamento.
Aula 15: Obras de deteno/reteno.
Seminrio Trabalhos Exame Final
5INTRODUO
Impermeabilizao crescente das baciashidrogrficas
+Ocupao inadequada de reas ribeirinhas
Agravamento de problemas relacionados sinundaes nas cidades.
6INTRODUO
O agravamento do problema se deve ainda a:
Inexistncia de Planos Diretores de Drenagem Urbana (capazes de equacionar os problemas de drenagem sob o ponto de vista da bacia hidrogrfica);
Ausncia de mecanismos legais e administrativos eficientes (para a correta gesto das consequncias do processo deurbanizao sobre as enchentes urbanas)
Concepo inadequada da maioria dos projetos de drenagem urbana
7Projeto de drenagem urbana:
Conceitos gerais
Sistema de drenagem urbana:
parte do conjunto de melhoramentos pblicos.
Melhoramentos pblicos: rede de gua, rede de
esgotos sanitrios, rede de cabos eltricos e
telefnicos, iluminao pblica, pavimentao de
ruas, guias e passeios, parques, reas de
recreao e lazer, e sistema de drenagem
urbana.
8Projeto de drenagem urbana:
Conceitos gerais
Particularidade do sistema de drenagem
em relao aos outros melhoramentos
pblicos:
Ocorrer o escoamento das guas pluviais
independentemente da existncia de sistema
de drenagem adequado;
Benefcios ou prejuzos populao sero
maiores ou menores a depender da qualidade
do sistema de drenagem.
9Projeto de drenagem urbana:
Conceitos gerais
Caracterstica prpria do sistema de dre-
nagem frente aos outros melhoramentos
urbanos
solicitao no permanente sistema solicita-
do apenas durante e aps a ocorrncia de tor-
mentas.
Contrasta com outros melhoramentos pblicos que
so essencialmente de uso contnuo.
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Projeto de drenagem urbana:
Conceitos gerais
Composio do sistema tradicional de
drenagem urbana
dois sistemas distintos so planejados e pro-jetados sob critrios diferenciados:
1) Microdrenagem ou Sistema Inicial de
Drenagem Urbana;
e
2) Sistema de Macrodrenagem.
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Projeto de drenagem urbana:
Conceitos gerais
Microdrenagem (Sistema Inicial de Drenagem):
Composio: pavimento das ruas, guias e
sarjetas; bocas de lobo; redes de galerias de
guas pluviais; e canais de pequenas dimenses.
Vazes de dimensionamento: Tr entre 2 e 10
anos.
Obs.: Quando bem projetado e com manuteno adequada, o
sistema elimina praticamente as inconvenincias ou interrup-
es das atividades urbanas que advm das inundaes e das
interferncias de enxurradas.
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Projeto de drenagem urbana:
Conceitos gerais
Macrodrenagem:
Constituda, em geral, pelos canais de maiores dimenses (abertos e fechados).
Obras de macrodrenagem so projetadas para vazes de Tr entre 25 e 100 anos.
Obs.: A preveno/minimizao dos danos s proprieda-des e sade e as perdas de vida, seja pela consequncia da ao direta das guas, seja por doenas de veiculao hdrica, depende do funcionamento adequado do sistema.
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Projeto de drenagem urbana:
Conceitos gerais
Observao:
Tendncias modernas preconizadas internacional-
mente do nfase ao enfoque orientado para o
armazenamento das guas por estruturas de
deteno ou reteno.
Embora mais indicado para reas urbanas ainda em de-
senvolvimento, tal enfoque pode ser utilizado tambm em
reas cuja urbanizao encontra-se mais consolidada,
desde que existam locais adequados para a implantao
do armazenamento (superficial ou subterrneo).
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Projeto de Drenagem Urbana:
Objetivos
Objetivos
Os programas de drenagem urbana devem ser
orientados dentro de um contexto de desenvolvi-
mento global da regio, objetivando:
Reduzir a exposio da populao e das
propriedades a riscos de inundaes;
Reduzir sistematicamente o nvel dos danos
causados pelas inundaes;
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Projeto de Drenagem Urbana:
Objetivos (cont.)
Preservar as vrzeas no urbanizadas numa
condio que minimize as interferncias com o
escoamento das vazes de cheias, com a sua
capacidade de armazenamento, com os
ecossistemas aquticos e terrestres e com a
interface entre as guas superficiais e
subterrneas;
Assegurar medidas corretivas compatveis
com as metas e objetivos globais da regio;
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Projeto de Drenagem Urbana:
Objetivos (cont.)
Minimizar os problemas de eroso e
sedimentao;
Proteger a qualidade ambiental e o bem-
estar social;
Promover a utilizao das vrzeas para
atividades de lazer e contemplao.
Projeto de Drenagem Urbana:
Sistema de drenagem - Princpios
17
Princpios
parte do
sistema
ambiental
urbano
Vrzeas so
reas de
armazenamento
natural
Drenagem problema
de destinao de
espao
Medidas de controle da
poluio so parte essencial
do plano de drenagem
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Projeto de Drenagem Urbana:
Princpios
a) Sistema de drenagem como parte do sistema ambiental urbano
- Urbanizao aumento do volume e da vazo doescoamento superficial direto
Influncia da ocupao de novas reas deve ser analisada no contexto da bacia hidrogrfica visando minimizar a criao de futuros problemas de inunda-es.
Estabelecimento prvio de metas e objetivos, lo-cais e regionais, de grande valia na concepo das obras de drenagem de um curso d'gua.
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Projeto de Drenagem Urbana:
Princpios
b) Vrzeas como reas de armazenamento natural.
- Vrzeas so parte dos cursos naturais, tanto quanto a calha principal (em geomorfologia, a vrzea recebe ainda a denominao de leito maior ou secundrio).
- As funes primrias do curso d'gua (includa sua vrzea) so a coleta, o armazenamento e a veicula-o das cheias. Tais funes no podem ser relega-das a um plano secundrio em favor de outros usos que se possa imaginar para as vrzeas, sem a ado-o de medidas compensatrias (normalmente onerosas).
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Projeto de Drenagem Urbana:
Princpios
b) Vrzeas como reas de armazenamento natural (cont.)
- Respeitada a restrio apresentada, as vrzeas tm
potencial para contribuir com:
... a melhoria da qualidade da gua,
... a manuteno de espaos abertos,
... a preservao de ecossistemas, e
... a acomodao de redes de sistemas urbanos
adequadamente planejados.
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Projeto de Drenagem Urbana:
Princpios
c) Drenagem problema de destinao de espao
- O volume de gua presente num dado instante na rea urbana no pode ser comprimido ou diminudo: ele demanda espao a ser considerado na fase de planejamento.
- Se o armazenamento natural reduzido pela urba-nizao ou outros usos do solo, sem a adoo de medidas compensatrias, as guas das cheias bus-caro outros espaos para seu trnsito, podendo atingir inevitavelmente locais em que isso no seja desejvel.
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Projeto de Drenagem Urbana:
Princpios
c) Drenagem problema de destinao de espao (cont.)
- Para a utilizao das guas de chuva, o primeiro pas-so providenciar os meios necessrios para o seu ar-mazenamento. reas de armazenamento podem ser planejadas de modo a incorporar valores estticos lo-cais, assim como espaos para uso recreativo.
A gua armazenada pode, em determinadas circuns-tncias, ser utilizada para fins de irrigao, recarga do lenol, incremento de vazes mnimas, lavagem de pisos e caladas e, tambm, abastecimento industrial.
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Projeto de Drenagem Urbana:
Princpios
d) Medidas de controle da poluio so parte essencial num plano de drenagem
- guas superficiais como recurso/utilizao de bacias de deteno: exige ateno com aspectos de qualidade relacionados com prticas de limpeza das ruas, coleta e remoo de lixos e detritos urbanos, ligao clandestina de esgotos na rede de galerias, coleta e tratamento de esgoto, controle da eroso e da carga de sedimentos.
- Controle da poluio das guas essencial para que sejam alcanados benefcios potenciais que podem oferecer os cursos d'gua urbanos e suas vrzeas.
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Projeto de Drenagem Urbana: Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
Variveis hidrolgicas diretamente afetadas pela urbanizao:
- volume do escoamento superficial direto,
- parmetros de tempo do escoamento superficial, e
- pico das vazes.
Efeitos hidrolgicos so causados por:
- alteraes na cobertura do solo,
- modificaes hidrodinmicas nos sistemas naturais de drenagem, e
- invases das vrzeas.
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Projeto de Drenagem Urbana: Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
Efeitos hidrolgicos causados por alteraes da cobertura do solo (remoo e substituio por reas construdas, pavimentadas, etc.)
- Ruptura da cobertura do solo tende a deix-lo exposto ao das enxurradas produo de eroso superfi-cial e consequente aumento do transporte slido na bacia com sedimentao nos drenos principais de menor declividade.
- reas construdas/pavimentadas (impermeabilizao) reduzem a capacidade natural da bacia absorver as guas pluviais; aceleram o escoamento superficial direto.
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Projeto de Drenagem Urbana:Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
Efeitos causados por modificaes hidrodinmi-cas nos sistemas naturais de drenagem
- Principais modificaes das caractersticas hidru-licas decorrem das obras de canalizao: em geral, envolvem retificaes, ampliaes de sees e re-vestimentos de leito ou, ainda, substituies das de-presses e dos pequenos leitos naturais por galerias.
- Os canais artificiais apresentam menor resistncia ao escoamento e, consequentemente, maiores velocidades reduo dos tempos de concentrao das bacias.
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Projeto de Drenagem Urbana:Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
Em resumo: a urbanizao de uma bacia alteraa sua resposta ocorrncia de chuvas.
Os efeitos preponderantes so:
- reduo da infiltrao e
- diminuio do tempo de trnsito das guas
- aumento dos picos de vazo (em relao scondies anteriores urbanizao).
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Projeto de Drenagem Urbana: Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
Observao:
So clssicos os exemplos que relacionam o crescimento das vazes de pico das cheias com a rea urbanizada da bacia e com a rea servida por obras de drenagem.
Em casos extremos, os picos de cheia numa bacia urbanizada podem chegar a ser da ordem de 6 vezes superiores ao pico da cheia na mesma bacia em condies naturais.
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Projeto de Drenagem Urbana: Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
O volume do escoamento superficial direto fundamentalmente determinado por:
- quantidade de gua precipitada,
- caractersticas de infiltrao do solo,
- chuva antecedente (grau de umidade do soloanterior chuva),
- tipo de cobertura vegetal,
- superfcie impermevel e
- reteno (armazenamento natural) superficial.
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Projeto de Drenagem Urbana: Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
O tempo de trnsito das guas (que determinaos parmetros de tempo do hidrograma doescoamento superficial direto) funo de:
- declividade,
- rugosidade superficial,
- comprimento de percurso e
- nvel dgua no canal.
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Projeto de Drenagem Urbana:Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
Portanto:
os efeitos da urbanizao sobre a resposta
hidrolgica das bacias de drenagem devem
ser analisados sob a tica tanto do volume do
escoamento superficial direto, quanto do
tempo de trnsito das guas.
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Projeto de Drenagem Urbana:Efeito da Urbanizao na resposta hidrolgica
Observao:
O Mtodo do US Soil Conservance Service
US SCS para a determinao do escoamento
superficial direto, que utiliza o "nmero de
curva" CN (curve number), pode ser
empregado para analisar as alteraes
causadas pela urbanizao sobre o volume do
escoamento superficial direto.
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Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto
O estado da arte do gerenciamento dos recursos
hdricos contempla, fundamentalmente, dois en-
foques diferentes para o controle da quantidade
das guas do escoamento superficial direto
em reas urbanas:
Enfoque orientado para o aumento da condu-
tividade hidrulica;
Enfoque orientado para o armazenamento
das guas.
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Projeto de Drenagem Urbana: Controle das guas do escoamento sup. direto
Enfoque orientado para o aumento da
condutividade hidrulica
o mais tradicional.
Sistemas projetados de acordo com esse enfo-
que efetuam a coleta das guas do escoamento
superficial direto, seguida de imediato e rpido
transporte das mesmas at o ponto de despejo, a
fim de minimizar os danos e interrupes das
atividades dentro da rea de coleta.
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Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto
Enfoque orientado para o aumento da
condutividade hidrulica: envolve sistemas de
micro e macrodrenagem; princpios so aplica-
veis em reas j urbanizadas ou no.
- Sistemas projetados dentro deste enfoque ten-
dem a produzir o aumento das vazes veicula-
das, bem como dos nveis e das reas de inun-
daes a jusante, em relao condio anterior
sua implantao.
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Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto
- Sistemas orientados para o aumento da condu-
tividade hidrulica exigem manuteno constan-
te, com limpezas, para funcionar de forma efici-
ente e garantir as condies previstas no projeto.
Obs.: comum entender como "limpeza" tambm
a remoo de vegetaes arbustivas ribeirinhas,
no caso de canais em terra, ou as obras de
desassoreamento.
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Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto
Enfoque orientado para o armazenamento das
guas
Visa produzir um armazenamento temporrio
das guas do escoamento superficial direto no
ponto de origem, ou prximo deste, e a
subsequente liberao mais lenta dessas guas
para jusante no sistema de galerias ou canais.
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Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto
Enfoque orientado para o armazenamento das
guas: minimiza os danos e a interrupo das
atividades tanto dentro da rea de projeto quanto
a jusante.
mais adequado para reas em fase de
desenvolvimento urbano, mas pode ser utilizado
tambm em reas j urbanizadas (desde que
existam locais para a implantao de
armazenamentos superficiais ou subterrneos).
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Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto
Sistema orientado para o armazenamento das guas
exige maiores cuidados sob o ponto de vista da
manuteno (em especial nos armazenamentos mai-
ores, conectados a cursos d'gua utilizados indiscri-
minadamente como receptores de esgotos domsti-
ticos e industriais, e at lixos e detritos urbanos, ou
que apresentem intenso transporte de sedimentos).
No local de armazenamento haver necessidade de
remoo sistemtica de sedimentos, lodos orgnicos,
lixos e detritos urbanos, assim como controle de insetos,
ratos e ervas daninhas.
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Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto
Tabelas - Medidas para reduo ou retardamento do
escoamento superficial direto e as vantagens e
desvantagens dessas medidas
(Diretrizes Bsicas para Projetos de Drenagem
Urbana no Municpio de So Paulo)
Tabela 2.1. Formas de reduo e reteno em
diferentes reas urbanas (pg. 16)
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Projeto de Drenagem Urbana:Controle das guas do escoamento sup. direto
Tabelas - Medidas para reduo ou retardamento do
escoamento superficial direto e as vantagens e
desvantagens dessas medidas
(Diretrizes Bsicas para Projetos de Drenagem
Urbana no Municpio de So Paulo)
Tabela 2.2. Vantagens e desvantagens no emprego
das diferentes formas de reduo e reteno do
escoamento superficial direto (pg. 17-19)
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Projeto de Drenagem Urbana:Medidas Estruturais e No Estruturais
Em se tratando de tcnicas empregadas no
controle do escoamento superficial direto, faz-
se frequentemente a distino entre duas
medidas que se complementam:
a ) Medidas estruturais
e
b) Medidas no estruturais.
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Projeto de Drenagem Urbana:Medidas Estruturais e No Estruturais
Medidas estruturais:
As medidas estruturais so constitudas por
medidas fsicas de engenharia destinadas a
desviar, deter, reduzir ou fazer escoar com maior
rapidez e menores nveis as guas do
escoamento superficial direto, evitando assim os
danos e interrupes das atividades causadas
pelas inundaes.
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Projeto de Drenagem Urbana: Medidas Estruturais e No Estruturais
Medidas estruturais: envolvem, em sua
maioria, obras hidrulicas de porte com
aplicao macia de recursos (altos custos).
Observao: As obras no so projetadas para
propiciar proteo absoluta, pois estas seriam
fsica e economicamente inviveis em muitas
situaes.
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Projeto de Drenagem Urbana: Medidas Estruturais e No Estruturais
Medidas no estruturais:
Como o prprio nome indica, essas medidas no
utilizam estruturas (obras fsicas) que alteram o
regime de escoamento das guas superficiais.
Medidas no estruturais so destinadas:
- ao controle do uso e ocupao do solo (nas
vrzeas e na bacia), ou
- diminuio da vulnerabilidade dos ocupantes
das reas de risco dos efeitos das inundaes.
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Projeto de Drenagem Urbana: Medidas Estruturais e No Estruturais
Medidas no estruturais visam: encontrar ma-
neiras para que as populaes convivam com o
fenmeno e fiquem melhor preparadas para ab-
sorver o impacto dos prejuzos materiais causa-
dos pelas inundaes.
Medidas no estruturais envolvem: aspectos
de natureza cultural, que podem dificultar sua
implantao a curto prazo. O envolvimento do p-
blico indispensvel para o sucesso da sua im-
plantao.
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Projeto de Drenagem Urbana:Medidas Estruturais e No Estruturais
Observao:
- Inexistncia de suporte a medidas no estru-
turais: apontada, atualmente, como uma das mai-
ores causas dos problemas de drenagem nos
centros mais desenvolvidos.
- Utilizao balanceada de investimentos, tanto
em medidas estruturais quanto no estruturais,
pode minimizar significativamente os prejuzos
causados pelas inundaes.
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Projeto de Drenagem Urbana: Controle das guas do escoamento sup. direto
Tabela 2.3. Medidas de Controle de Inundaes
(pg. 21)
Medidas Estruturais e Medidas No Estruturais