UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

CÁSSIA ROCHA POMPEU

AVALIAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL E SUA RELAÇÃO COM A URBANIZAÇÃO NA REGIÃO DO

BOSQUE II EM MARINGÁ - PR

MARINGÁ 2011

CÁSSIA ROCHA POMPEU

AVALIAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL E SUA RELAÇÃO COM A URBANIZAÇÃO NA REGIÃO DO

BOSQUE II EM MARINGÁ - PR

Monografia apresentada como parte dos requisitos necessários para aprovação no componente curricular Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Maringá.

Orientadora: Profa. Cristhiane Michiko Passos Okawa

MARINGÁ 2011

CÁSSIA ROCHA POMPEU

AVALIAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL E SUA RELAÇÃO COM A URBANIZAÇÃO NA REGIÃO DO

BOSQUE II EM MARINGÁ - PR

Monografia apresentada como parte dos requisitos necessários para aprovação no componente curricular Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Maringá.

Aprovada em ____/_____/_______

BANCA EXAMINADORA

_____________________________________________________ Profa. Cristhiane Michiko Passos Okawa (Orientadora)–UEM/DEC

_____________________________________________________ Prof. Edson Ikeda (Membro 1)–UEM/DEC

_____________________________________________________ Prof. Paulo Fernando Soares (Membro 2)–UEM/DEC

AGRADECIMENTOS

Agradeço a todos os professores e funcionários do Departamento de Engenharia Civil

da Universidade Estadual de Maringá pela dedicação e disposição em ensinar e atender aos

alunos.

A minha orientadora Cristhiane Michiko Passos Okawa por todo o apoio, incentivo e

idéias e principalmente a amizade durante todo o desenvolvimento deste trabalho.

Aos professores Edson Ikeda e Paulo Fernando Soares pelas sugestões dadas que

ajudaram no desenvolvimento do trabalho.

Ao engenheiro civil Lourival Domingos Zamuner pelas dicas e acompanhamento na

visita a campo ao Bosque II.

Ao engenheiro civil Carlos Augusto Campêlo Lopes, a arquiteta Mika Yada Noguchi e

a Tatiane, do Setor de Topografia da Prefeitura Municipal de Maringá, pela ajuda com as

imagens aéreas antigas da cidade.

A Estação Climatológica Principal de Maringá (ECPM/UEM) pelo fornecimento dos

dados de pluviosidade.

Aos colegas de turma Elyson Liberati, Égon Chiguti, Pablo Krahl e Esdras Minikoski

pela amizade e apoio durante toda a graduação.

As acadêmicas de Arquitetura, Bruna e Vanessa pela ajuda com as pesquisas e mapas.

A minha família e amigos, especialmente a Thaís Kawamoto, Mariana e Bruno, pelos

vários anos de amizade e por estarem presentes em todos os momentos.

A todos aqueles que contribuíram direta ou indiretamente para a realização desse

trabalho.

RESUMO

A cidade de Maringá, localizada na região Noroeste do Estado do Paraná apresentou

desde a sua fundação, em 1947, um grande crescimento populacional e da sua malha urbana.

O projeto original da cidade, elaborado pelo Engenheiro Jorge de Macedo Vieira já previa a

criação de dois parques ao sul da ferrovia (elemento principal na implantação da cidade). Um

dos parques, o Parque Florestal dos Pioneiros, também conhecido como Bosque II é o foco do

estudo. Com área de 59 ha e localizado junto à área central da cidade, o Bosque II abriga a

nascente do Córrego Cleópatra. O presente trabalho tem como objetivo estudar e avaliar a

bacia hidrográfica do Córrego Cleópatra, principalmente na questão da drenagem urbana,

estimar as vazões de escoamento superficial (através do Método Racional e do Método do

Soil Conservation Service) geradas por toda a bacia atualmente e, através do Método Racional

determinar as vazões lançadas no interior do bosque pela rede de drenagem urbana. A

caracterização da bacia é feita com base em mapas, dados meteorológicos, imagens aéreas e

de satélite da região. Para os estudos futuros da urbanização da bacia, é feita uma estimativa

do valor de “C” para o ano de 2050, com base no uso e ocupação do solo atual e de anos

anteriores. De acordo com os dados obtidos, observa-se que a bacia gera vazões de

escoamento superficial consideráveis, que são lançadas no córrego e no interior do bosque

sem estruturas de dissipação de energia, que se fazem necessárias devido ao volume e

velocidade das águas.

Palavras-chave: Bacia hidrográfica. Escoamento superficial. Drenagem urbana.

ABSTRACT

The city of Maringá, located on the Northwestern region of the estate of Paraná has

shown, since its foundation in 1947, a big population and urban area growth. The original

design of the city, made by engineer Jorge de Macedo Vieira already include the creation of

two parks by the south of the railway (main element of the foundation of the city). One of the

parks, the Parque Florestal dos Pioneiros, also known as Bosque II, is the main focus of the

study. With an area of 59 ha and located next to the central area of the city, Bosque II houses

the source of Córrego Cleópatra. The objective of the current study is to research and evaluate

the Córrego Cleópatra watershed, especially the urban drainage issue, estimate the discharges

(using the Rational and the Soil Conservation Service Methods) generated by the watershed in

2010 and, using the Rational Method, estimate the discharges disposed by the net pluvial

drainage. The characterization of the watershed is made based on maps, meteorological data,

aerial and satellites images of the area. For studies of the future watershed urbanization, an

estimate of the value of “C” is made for the year 2050, based on the values of ground cover

and land use of recent and previous years. According to the obtained results, the watershed

produces a considerable surface runoff discharge, which flow into the stream and into the

environmental preservation area, without hydraulic energy dissipaters, what is necessary due

to the water volume and speed.

Keywords: Watershed. Surface runoff. Urban drainage.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 - Degradação e lixo acumulado em um dos pontos de lançamento de águas dentro do Bosque II 13

Figura 3.1 - Crescimento da população em Maringá - PR 18

Figura 3.2 - Avenida Perimetral Sul, transpondo o Bosque II, em 1976 19

Figura 3.3 - Bacia com formato arredondado e hidrograma mostrando o escoamento gerado por uma precipitação uniforme 21

Figura 3.4 - Bacia mais estreita e hidrograma mostrando o escoamento gerado por uma precipitação uniforme 22

Figura 3.5 - Exemplo de classificação dos cursos d'água de uma bacia 23

Figura 3.6 - Hidrograma tipo 29

Figura 3.7 - Separação dos tipos de escoamento 30

Figura 4.1 - Crescimento populacional em Maringá nas zonas rural e urbana, no período de 1950 a 2010 40

Figura 4.2 - Divisão por zonas da cidade de Maringá, regulamentada pela Lei Complementar nº 340/00 43

Figura 4.3 - Área da bacia com delimitação das zonas 44

Figura 4.4 - Delimitação da bacia do Córrego Cleópatra 46

Figura 4.5 - Imagem de satélite e delimitação da bacia 47

Figura 4.6 - Carta clinográfica da área da bacia do córrego Cleópatra 1

Figura 4.7 - Carta hipsométrica da área da bacia do córrego Cleópatra 51

Figura 4.8 - Ciclo anual das precipitações para a região de Maringá 53

Figura 4.9 - Ravina estabilizada 56

Figura 4.10 - Ravina causada pelas águas provenientes do coletor da Avenida Silva Jardim 57

Figura 4.11 - Ravina causada pelas águas provenientes do coletor da Avenida Paraná 57

Figura 4.12 - Saída do coletor proveniente da Avenida Paraná 58

Figura 4.13 - Poluição difusa encontrada no interior do bosque 58

Figura 4.14 - Comparação entre duas imagens, sendo a da esquerda tirada em 1973 e a da direita, em 2010 59

Figura 4.15 - Detalhe da parte acima do Bosque II, em comparação dos anos 1973 (esquerda) e 2010 (direita) 60

Figura 4.16 – Comparação entre imagens dos anos 1989 e 2010, da região em estudo 61

Figura 4.17 - Componentes do método do número da curva 66

Figura 4.18 – Rede de drenagem da área em estudo, com coletores numerados, antes da construção do anel para desvio das águas em setembro de 2000 70

Figura 4.19 - Rede de drenagem da bacia, com destaque para os coletores que deságuam no Bosque II 72

Figura 4.20 – Configuração dos coletores no Bosque II para o ano de 2010 73

Figura 4.21 – Evolução da pavimentação e suas áreas correspondentes 74

Figura 4.22 - Gráfico relacionando o coeficiente de deflúvio e os anos correspondentes, com equação da linha de tendência 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 4.1 - Alturas pluviométricas mensais (em mm) para a cidade de Maringá - Período de 1976 a 2010 54

Tabela 4.2 - Tipos de ocupação do solo, suas respectivas áreas e o valor do coeficiente de deflúvio "C" adotado para a bacia em estudo 64

Tabela 4.4 - Dados relativos à ocupação do solo e seus respectivos valores de CN, para o ano de 2010 68

Tabela 4.4 – Dados de cada coletor para cálculo da vazão lançada no interior do bosque 71

Tabela 4.5 - Valores de "C" para os anos de 1973, 1989, 2000 e 2010 75

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 12

1.1 JUSTIFICATIVA 12

1.2 OBJETIVO 13

2 METODOLOGIA 15

3 Revisão dE Literatura 17

3.1 A CIDADE DE MARINGÁ 17

3.2 ESTUDO DA BACIA HIDROGRÁFICA 20

3.2.1 Área de drenagem 21

3.2.2 Forma 21

3.2.3 Sistema de drenagem 23

3.2.4 Relevo 24

3.2.5 Solos 24

3.2.6 Cobertura vegetal 24

3.2.7 Precipitação 25

3.2.8 Vazão 25

3.3 IMPACTOS CAUSADOS PELA URBANIZAÇÃO 26

3.3.1 Poluição Difusa 27

3.3.2 Escoamento Superficial 28

3.4 MEDIDAS MITIGADORAS 31

3.4.1 Medidas estruturais 31

3.4.1.1 Dissipador de energia 31

3.4.1.2 Canalização 32

3.4.1.3 Diques de proteção 33

3.4.1.4 Reservatórios ou parques urbanos 33

3.4.1.5 Armazenamento 33

3.4.1.6 Reservatório de detenção 33

3.4.2 Medidas não-estruturais 34

3.4.2.1 Infiltração e percolação 34

3.4.2.2 Telhados verdes 34

3.4.2.3 Calçada ecológica 35

3.4.2.4 Legislação municipal 35

3.4.2.5 Vegetação 35

4 DESENVOLVIMENTO 37

4.1 A CIDADE DE MARINGÁ 37

4.1.1 Características físicas 37

4.1.2 A ocupação do Território 38

4.2 PERFIL URBANO ATUAL DE MARINGÁ 41

4.3 BACIA DE DRENAGEM DO CÓRREGO CLEÓPATRA 44

4.3.1 Delimitação da bacia 45

4.3.2 Vegetação 45

4.3.3 Uso e ocupação do solo 47

4.3.4 Solo 48

4.3.5 Relevo 48

4.3.6 Coeficiente de compacidade 48

4.3.7 Fator de forma 49

4.3.8 Precipitação média na área do Bosque II 52

4.4 SITUAÇÃO ATUAL DO BOSQUE II 56

4.5 MONITORAMENTO DO USO DO SOLO 59

4.6 ESTIMATIVA DAS VAZÕES MÁXIMAS DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL DA BACIA 62

4.6.1 Método Racional 62

4.6.1.1 Aplicação do método 63

4.6.2 Método SCS-USDA ou Método Curva-Número 65

4.6.2.1 Aplicação do método 67

4.7 REDE DE DRENAGEM DO BOSQUE II 69

4.8 ESTIMATIVAS FUTURAS 71

5 CONCLUSÃO 77

6 REFERÊNCIAS 79

7 GLOSSÁRIO 85

12

1 INTRODUÇÃO

O crescimento acelerado das cidades brasileiras iniciou-se a partir da década de 40,

sendo que em 1970 a população urbana superou a rural, de acordo com o censo divulgado

pelo IBGE. O Brasil acompanhou a tendência de urbanização dos países como a Inglaterra e o

Japão, porém com grande velocidade, principalmente a partir da segunda metade do século

XX. Até o final do século, o crescimento anual da população urbana foi de 4,1%, totalizando

um aumento de 7,33 vezes durante esse período (BRITO; HORTA; AMARAL, 2002).

A ocupação urbana foi feita, na maioria das cidades, desordenadamente, sem um

planejamento do uso do solo. Conseqüentemente, a poluição dos rios devido ao lançamento de

esgotos, impermeabilização do solo, destruição da mata ciliar e de fundos de vale são alguns

dos impactos ambientais que ocorrem nas cidades atualmente (JABUR, 2002).

No caso de Maringá, uma cidade planejada pelo engenheiro Jorge Macedo Vieira em

1945, previu-se que em 50 anos depois de fundada a população seria de 200.000 habitantes.

No ano de 2000, a população já chegava a 289.000 habitantes. O êxodo rural que aconteceu

na década de 70 desconfigurou o planejamento da cidade, causando o fenômeno de

periferização da pobreza (RODRIGUES, 2007).

A ocupação acelerada na cidade, principalmente até a década de 80 e feita sem que

houvesse a infraestrutura necessária, desencadeou problemas como processos erosivos e

alterações de características hídricas (OTSUSCHI, 2000).

Segundo Zamuner, Nóbrega e Martoni (2002), Maringá apresenta uma variação

altimétrica de 450 a 600m, sendo que o traçado das vias urbanas acompanha o relevo. Nas

áreas de relevo plano ou quase plano, têm-se o formato de tabuleiro de xadrez, e em áreas

mais elevadas, apresenta o traçado semi-radial. Além disso, a cidade possui três áreas verdes:

o Parque do Ingá, o Bosque II (Parque Florestal dos Pioneiros) e Horto Florestal, que já foram

planejadas de modo a preservar a vegetação original. Em torno da cidade há áreas agrícolas,

responsáveis pelo abastecimento da população.

1.1 JUSTIFICATIVA

A área urbana da cidade de Maringá está crescendo cada vez mais, desencadeando

assim, problemas ambientais causados pela urbanização. É necessário estudar e propor

13

soluções para esses problemas de modo a controlá-los, evitando assim a destruição do Bosque

II, além de outras áreas verdes da cidade que enfrentam o mesmo problema.

Figura 1.1 - Degradação e lixo acumulado em um dos pontos de lançamento de águas dentro do Bosque II

Fonte: Romagnolo; Delariva (1998).

O aumento do escoamento superficial devido à impermeabilização do solo da bacia faz

com que um volume maior de águas chegue ao corpo d’água, diminuindo a porcentagem de

água que antes era infiltrada no solo. Na ocorrência de uma precipitação de grande

intensidade, podem ocorrer inundações e até enchentes urbanas.

A fim de evitar esses problemas, surgem alternativas, desde o simples aumento das

áreas permeáveis através da implantação de telhados e calçadas ecológicas até medidas

estruturais, como a construção de reservatórios de detenção e canalização de rios.

1.2 OBJETIVO

O trabalho apresentado tem como objetivo estudar a relação entre a urbanização da

área ao redor do Bosque II de Maringá e o aumento no escoamento superficial da bacia

correspondente. Além disso, descrever os problemas desencadeados e propor soluções.

Dentre os objetivos específicos estão:

• Identificar os problemas causados pela urbanização na bacia em estudo

relacionados à drenagem urbana;

14

• Realizar o estudo da bacia hidrográfica do Córrego Cleópatra;

• Relacionar os dados obtidos no estudo da bacia com os problemas;

• Propor soluções para os problemas encontrados;

• Calcular a vazão gerada pelo escoamento superficial da bacia através do

Método Racional e o Método da Curva-Número (SCS);

• Fazer estimativas futuras do grau de urbanização da bacia, especificamente

para o ano de 2050.

O trabalho apresentado será estruturado em forma de capítulos, sendo que o capítulo

de número três (Revisão de Literatura) é composto por uma breve descrição da cidade de

Maringá, seguida pelos itens de caracterização de uma bacia hidrográfica, impactos causados

pela urbanização e medidas mitigadoras desses impactos.

O quarto capítulo (Desenvolvimento) é composto por subitens, dentre eles: a cidade de

Maringá (como se deu sua ocupação e o perfil urbano atual), a caracterização da Bacia de

Drenagem do Córrego Cleópatra, a situação atual em que se encontram o Bosque II e as

ravinas em seu interior, o monitoramento do uso do solo através de imagens de satélites, a

determinação das vazões do escoamento superficial através dos métodos Racional e Curva-

Número (SCS), o sistema de drenagem urbano que descarrega suas águas no interior do

parque, assim como o cálculo das vazões atuais e por fim, uma estimativa do valor de “C”

para o futuro, especificamente no ano de 2050.

15

2 METODOLOGIA

Para o desenvolvimento desse trabalho foi feita primeiramente a revisão de literatura,

através de consulta a artigos, dissertações, teses, livros e outras publicações que tratam do

assunto.

Os dados necessários como dados meteorológicos, imagens de satélite da região e

mapas da cidade e da área de estudo serão utilizados de modo a avaliar o crescimento da

urbanização, ocupação, uso do solo e distribuição da rede de drenagem de águas pluviais da

área do Bosque II.

Os dados meteorológicos, obtidos junto a Estação Climatológica Principal de Maringá

(ECPM), relativos às alturas pluviométricas mensais (em mm) para a cidade de Maringá, de

janeiro de 1979 a dezembro de 2010, foram utilizados para realizar a caracterização do regime

de chuvas na região.

A avaliação da ocupação do solo foi feita observando imagens de satélite atuais e

antigas. As antigas foram obtidas junto à prefeitura do município e as imagens mais atuais

obtidas no software Google Earth. Foram contabilizadas as áreas referentes aos diversos tipos

de uso de solo utilizando-se ferramenta computacional, de acordo com as tabelas encontradas

na literatura para o método Racional e o Método SCS-USDA (Método Curva-Número).

Para a elaboração das cartas hipsométrica e clinográfica da área foram utilizados como

base o mapa da cidade fornecido pela Prefeitura Municipal de Maringá, construído pela

FAMEPAR (Fundação de Assistência aos Municípios do Estado do Paraná) em 1995 e o

software Surfer8, a partir das curvas de nível de 5 em 5 metros e pontos cotados pertencentes

a área a Bacia de Drenagem do Córrego Cleópatra.

O mapa da rede de drenagem da região em estudo será utilizado para determinação da

vazão que chega ao Bosque II através dos canais de escoamento das águas pluviais. A

determinação da área de contribuição de cada um dos coletores será determinada com base

nas curvas de nível.

Para a avaliação do uso do solo na bacia do Córrego Cleópatra foram usadas imagens

de satélite atuais fornecidas pelo software Google Earth. O software disponibiliza imagens de

boa resolução, que foram capturadas em 2003, 2005 e 2010. Para o estudo de décadas

passadas, foram utilizadas imagens fornecidas pela Prefeitura Municipal de Maringá

(Departamento de Topografia e Geoprocessamento), dos anos de 1973 e 1989.

16

A vazão de escoamento superficial gerada pela bacia hidrografia em estudo foi

calculada através do Método Racional e do Método elaborado pelo SCS (Curva-Número).

Conhecidos os valores do coeficiente de deflúvio (“C”) da bacia atualmente e nos

valores estimados com base nas imagens aéreas dos anos de 1973 e 1989, pôde-se construir

um gráfico relacionando o tempo e a impermeabilização do solo, permitindo assim,

estimativas futuras da porcentagem de impermeabilização do solo.

Através dos estudos realizados e dos dados obtidos, foram propostas soluções

baseadas na literatura para que a água que é descarregada no Bosque II não cause tantos danos

à área e evite ainda mais problemas de degradação do parque e do córrego.

17

3 REVISÃO DE LITERATURA

A revisão de literatura desenvolvida para este trabalho se divide em dois itens: o

primeiro, referente à cidade de Maringá (cidade de estudo) e o seu processo de urbanização. O

segundo item trata dos conceitos técnicos referentes à bacia hidrográfica, os impactos

ambientais desencadeados pelo crescimento das cidades e aumento da urbanização e como

esses problemas podem ser minimizados.

3.1 A CIDADE DE MARINGÁ

A cidade de Maringá, localizada ao norte do estado do Paraná possui 357.077

habitantes, compreendendo uma área de 487,73km2 (IBGE, 2010).

Maringá foi planejada por Jorge de Macedo Vieira, seguindo os princípios de

Ebenezer Howard, da “Cidade Jardim”. As praças, parques e vias foram delimitados

considerando o relevo do local. Porém, a urbanização acelerada causou modificações do plano

urbanista original da cidade. No mesmo ano da fundação da cidade já aconteciam ocupações

de espaços não previstos no plano inicial, surgindo até mesmo loteamentos irregulares

(FIGUEIREDO, 2005).

A ocupação da cidade de Maringá foi sempre estimulada a seguir seu projeto original

pela Companhia Melhoramentos Norte do Paraná (CMNP), mantendo os bairros residenciais,

comerciais e industriais. A partir de 1950, surgiram dois novos bairros próximos ao “Maringá

Velho” (primeiro núcleo de ocupação), sendo que essas novas zonas residenciais (zona 04 e

05) foram planejadas de modo a serem ocupadas por classes populares. Porém, na década de

70, houve uma reconfiguração desses espaços e valorização dos imóveis dessa área, passando

a abrigar moradores de classes altas (RODRIGUES, 2007).

Durante a década de 60, foram criados mais dez novos loteamentos, contribuindo para

o crescimento da população urbana e do perímetro urbano. Em 1967, o primeiro plano diretor

foi criado, sendo implantado através da Lei Municipal n° 621 de 1968. O plano priorizava o

sistema viário, e já adotava os “corredores ecológicos” – faixas de vegetação com o objetivo

de proteger os córregos – que foram gradativamente sendo implantados (MENEGUETTI,

2001).

Ainda segundo Meneguetti (2001), com a modernização da agricultura, houve um

grande crescimento da cidade e da população urbana, aumentando as taxas de êxodo rural,

18

como pode ser visto na Figura 3.1. A transformação da base agrícola da região e a criação da

Universidade Estadual de Maringá em 1969 foram outros fatores que contribuíram para o

acréscimo populacional da cidade no período.

Figura 3.1 - Crescimento da população em Maringá - PR Fonte: MENEGUETTI (2001).

De acordo com Otsuschi (2000), na zona sul da cidade encontra-se os três maiores

parques florestais de vegetação preservada: Parque do Ingá, Bosque II e Horto Florestal,

sendo que os dois primeiros pertencem à Prefeitura Municipal de Maringá e o terceiro à

Companhia Melhoramentos Norte do Paraná.

A cidade está localizada sobre um divisor de águas, que divide a cidade no sentido

leste-oeste em duas bacias principais. Ao sul, a bacia do rio Ivaí possui como afluentes os

córregos Borba Gato, Cleópatra, Moscados e Burigui e ainda os ribeirões Bandeirantes do

Sul, Floriano, Paiçandu e Pingüim. Ao norte, os córregos Nazareth, Mandacaru, Misiótis,

Osório, Guaiapó e os ribeirões Maringá e Morangueiro constituem os afluentes do rio Pirapó

(MENEGUETTI; REGO; BELOTO, 2009).

Devido ao divisor de águas, os cursos d’água na região urbana da cidade apresentam

pequeno volume e dimensões. Por isso, deve-se ter um controle das águas que são lançadas

nesses córregos (águas pluviais e/ou águas servidas) de modo a evitar processos erosivos e

contaminação. Além disso, a retirada das matas ciliares que acontece em muitos desses cursos

d’água causa o agravamento dos processos erosivos nas margens e nascentes

(MENEGUETTI; REGO; BELOTO, 2009).

19

O Parque Florestal dos Pioneiros, também conhecido como Bosque II, localiza-se na

região central da cidade, com uma área de 59 ha. Foi declarado como área de preservação

permanente em 1982, através da Lei Municipal n° 1556/82, sendo ratificada apenas em 1990

pelo artigo 174 da Lei Orgânica de Maringá. O local ocupado pelo parque era antes uma área

agrícola, sendo que a vegetação nativa foi retirada, porém progressivamente recuperada após

o abandono das atividades de agricultura no local, chegando até a fase atual (GÓIS; LIMA;

OBARA, 2007; TAURA et al., 2007).

Em 1976, o parque sofreu um desmatamento na região norte para construção de uma

pista de MotoCross (que foi rapidamente desativada, em vista da grande degradação causada)

e na região sul, para construção da Avenida Perimetral, com extensão de 8 km. Antes da

construção dessa avenida, que aconteceu durante o mandato do prefeito Silvio Barros (1973-

1976), era usada uma outra via que ligava a Zona 02 à Zona 04, inclusive com uma ponte de

alvenaria para transpor o Córrego Cleópatra (MENEGUETTI, 2007; GÓIS; LIMA; OBARA,

2007).

A Avenida Juscelino Kubitschek fazia parte da proposta da “Avenida Perimetral Sul”,

cujo objetivo era interligar cinco avenidas e desafogar o tráfego da Avenida Colombo,

cortando os bosques e ligando a Zona 3 com a Zona 5. O trecho entre o Bosque II e a Praça

Geoffrey Wilde Diment (extremo oeste da Avenida Brasil e um dos limites do primeiro plano

diretor da cidade) foi inaugurado em 10 de maio de 1976 (CORDOVIL, 2010).

Figura 3.2 - Avenida Perimetral Sul, transpondo o Bosque II, em 1976

Fonte: O DIÁRIO NORTE DO PARANÁ (1976) apud CORDOVIL (2010).

20

A pista de MotoCross, anunciada como sendo um “novo melhoramento” para

Maringá, teve sua construção iniciada em junho de 1976. Após a sua finalização, foi pouco

usada, sendo abandonada pouco tempo depois. Os buracos abertos na execução da pista foram

ampliados com as chuvas, surgindo processos erosivos no bosque (O DIÁRIO, 1977 apud

CORDOVIL, 2010).

Em 1993, foi elaborado por técnicos da Prefeitura Municipal de Maringá, Instituto

Ambiental do Paraná (IAP) e Universidade Estadual de Maringá (UEM) um Plano de Manejo

para o parque, determinando que não devesse haver nenhum tipo de ocupação no local. Em

1998, contrariando o plano, foi construída uma edificação público-privada denominada

“Usina do Conhecimento”, em que a prefeitura alegou ser necessária às atividades do parque.

Em 2011, uma parceria entre a Secretaria de Estado de Relações com a Comunidade e a

Universidade Estadual de Maringá foi feita, com o objetivo de oferecer projetos de extensão

para a comunidade além do desenvolvimento de políticas públicas na edificação

(MENEGUETTI, 2007; GÓIS; LIMA; OBARA, 2007).

O parque abriga o córrego Cleópatra, sendo que esse apresenta grande degradação e

assoreamento. As águas pluviais coletadas na região são despejadas no córrego e também no

interior do parque, causando sérios problemas de erosão. Com a construção de um anel para o

desvio das águas pluviais e despejo a jusante no mesmo córrego, em setembro de 2000, alguns

dos coletores foram agrupados e a água lançada a jusante através do anel, porém alguns

continuaram a lançar as águas no interior do Bosque II, havendo uma alteração na dinâmica

do sistema erosivo (MENEGUETTI, 2007; ZAMUNER, 2001).

Os vários problemas encontrados no Bosque II foram gerados principalmente pela

falta de manejo ambiental e a falta de critérios técnicos e políticos de gerenciamento

ambiental da área. A prefeitura tem priorizado o atendimento a população com obras no

entorno do Bosque, como pista de caminhadas, equipamentos da ATI (academia da terceira

idade), todos bem conservados, passando uma boa imagem paisagística, sem dar a devida

atenção aos problemas já citados (BOVO; AMORIM, 2009).

3.2 ESTUDO DA BACIA HIDROGRÁFICA

A bacia hidrográfica é uma área natural de captação da água da precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, seu exutório. A bacia hidrográfica compõe-se basicamente de um conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos de

21

água que confluem até resultar um leito único no exutório (SILVEIRA, 2000, p. 40).

A bacia hidrográfica apresenta uma série de características que podem ser usadas para

determinar a sua susceptibilidade aos problemas de enchentes, ou seja, determinam a maior ou

menor rapidez com que são sentidos os efeitos das precipitações e também a sua propensão à

erosões. As principais características físicas de uma bacia hidrográfica são apresentadas nos

itens 3.2.1 a 3.2.8.

3.2.1 Área de drenagem

É a área plana definida pelos divisores de águas. A área pode ser determinada

utilizando instrumentos como o planímetro ou softwares quando se trabalha com plantas

digitalizadas. A delimitação da área é feita pelos divisores de águas (pontos de maior cota que

dividem duas bacias hidrográficas). Por esse motivo, é necessário conhecer a topografia da

região para realizar a delimitação (PORTO; ZAHED FILHO; SILVA, 1999).

3.2.2 Forma

Segundo Porto, Zahed Filho e Silva (1999), o formato da bacia (seja ela circular, em

forma de pêra, leque, entre outros formatos) influencia no tempo em que a precipitação levará

para chegar à seção em estudo (como visto na Figura 3.3 e Figura 3.4). Quanto maior a

distância entre o ponto mais afastado da bacia e a foz do rio, maior o tempo de concentração.

Figura 3.3 - Bacia com formato arredondado e hidrograma mostrando o escoamento gerado por uma precipitação uniforme

22

Figura 3.4 - Bacia mais estreita e hidrograma mostrando o escoamento gerado por uma

precipitação uniforme

Existem dois coeficientes que, através de relações permitem classificar a bacia de

acordo com a sua forma:

• Coeficiente de compacidade (Kc): é a relação entre o perímetro da bacia e a

área de um círculo com a área igual a da bacia (Equação 3.1). O valor obtido, que é

adimensional, expressa o quanto a bacia se aproximada da forma circular e, quanto mais

próximo de um, mais propensa a enchentes.

(3.1)

Onde “P” corresponde ao perímetro da bacia e “A” à área.

• Fator de forma (Kf): Esse índice também indica a propensão a enchentes, sendo

a relação entre a largura média da bacia e o comprimento axial do curso d’água, dado pela

Equação 3.2. Uma bacia com fator de forma baixo, terá menos probabilidades de enchentes se

comparada com outra de mesma área, mas coeficiente maior devido ao fato de que em bacias

mais estreitas, a probabilidade de que uma chuva intensa atinja toda a sua extensão é menor.

(3.2)

Sendo que “A” corresponde à área da bacia hidrográfica e “L” comprimento axial do

curso d’água.

23

3.2.3 Sistema de drenagem

Os rios que compõe uma bacia podem ser classificados segundo a sua ordem,

mostrando o grau de ramificação na bacia. No método de classificação Horton-Strahler, os

canais que não possuem afluentes são classificados como ordem 1 (um). A união de dois

canais de ordem 1, forma um segmento de segunda ordem; ou seja, a união de dois segmentos

de mesma ordem forma um segmento de ordem imediatamente superior. Quanto mais

ramificada a bacia, maior será a extensão total dos cursos d’água (PORTO; ZAHED FILHO;

SILVA, 1999).

Figura 3.5 - Exemplo de classificação dos cursos d'água de uma bacia

A densidade de drenagem leva em conta os atributos de forma da bacia e os processos

que agem no curso d’água. A extensão de drenagem influencia diretamente nas vazões

efluentes, uma vez que o escoamento em canais é muito mais rápido que em vertentes ou no

subsolo. A extensão e a densidade da rede de drenagem são influenciadas pela topografia,

rochas e solos encontrados na bacia, vegetação e influência antrópica, se mostrando

parâmetros de grande sensibilidade (GOLDENFUM, 2003).

Afirmam ainda Porto, Zahed Filho e Silva (1999), que a densidade de drenagem pode

ser obtida calculando-se a relação entre o comprimento total e a área da bacia (Equação 3.3).

Quanto maior for esse valor, mais rapidamente o escoamento superficial atingirá um afluente

e passará a contribuir para a vazão do rio, gerando picos de vazão.

24

(3.3)

Em que o comprimento total dos cursos d’água é dado por “L” e a área da bacia é

representada por “A”.

3.2.4 Relevo

O relevo é um dos fatores mais importantes, pois determina a velocidade do

escoamento e o tempo de concentração. Uma bacia com maiores declividades está mais

propensa a enchentes e erosão do que outra bacia que apresenta relevo mais plano. Há

também uma diminuição na oportunidade de infiltração e aumento da propensão à erosão,

dependendo da velocidade do escoamento superficial (VILLELA; MATTOS, 1975).

3.2.5 Solos

De acordo com Oliveira et al. (1992) apud Zamuner (2001), o tipo de solo da bacia

hidrográfica influencia na capacidade de infiltração da água, que é determinado pelo tipo de

solo, organização e tamanho das partículas e do material que o compõe.

A presença de material argiloso ou arenoso influencia na textura do solo, na maior ou

menor resistência à erosão, na quantidade água infiltrada de águas da chuva, na circulação de

água e ar e na capacidade de arraste das partículas. Assim, o solo coesivo (com maior

porcentagem de argila) possui menor quantidade de poros e baixa permeabilidade, enquanto

os solos mais arenosos têm maior permeabilidade, favorecendo a infiltração das águas da

chuva (OLIVEIRA et al., 1992 apud ZAMUNER, 2001).

3.2.6 Cobertura vegetal

A vegetação encontrada na bacia hidrográfica atua na interceptação e infiltração da

água das precipitações. Além disso, a vegetação ajuda na proteção do solo contra erosão,

retém a água, gera umidade através do processo de evapotranspiração e protege as margens

dos rios do assoreamento (GORSKI, 2010).

25

A interceptação pode ocorrer devido à vegetação ou outro tipo de obstrução ao

escoamento, sendo que o volume retido volta à atmosfera através da evaporação. Esse

processo interfere no balanço hidrológico, com tendência a reduzir a variação da vazão ao

longo do ano e também reduzir e retardar o pico das cheias. A interceptação varia de acordo

com o tipo de vegetação, época do ano (devido à variação da folhagem) e intensidade do

vento (TUCCI, 2000c).

O desmatamento na bacia interfere diretamente no escoamento, principalmente se

próximo da seção principal. Mesmo sendo a vegetação natural substituída por outro tipo

(culturas anuais, por exemplo), tende a aumentar o escoamento de longo período (TUCCI;

CLARKE, 1997).

Através de estudos feitos por diversos pesquisadores, Tucci e Clarke (1997),

concluíram que, em florestas com vegetação fechada, pequenas precipitações não geram

escoamento, porém em precipitações de grande intensidade, depois de atingida a capacidade

de interceptação da bacia, não há grandes diferenças em relação às áreas desmatadas.

3.2.7 Precipitação

A quantidade de chuva é medida através de equipamentos como o pluviógrafo ou

pluviômetro, que medem a quantidade de água precipitada e acumulada sobre uma superfície

plana e impermeável. O pluviômetro, por exemplo, tem um receptáculo de chuva de área

500cm2 e é colocado a 1,5m de altura do solo. As leituras são feitas em provetas graduadas,

normalmente em intervalos de 24 horas (PINTO et al., 1976).

Através do método de Thiessen ou das áreas de influência, é possível encontrar a

precipitação sobre a área de estudo, relacionando a área de influência de um pluviômetro

(determinada por um polígono) e os dados de pluviosidade obtidos (VILLELA; MATTOS,

1975).

3.2.8 Vazão

A determinação da vazão máxima pode ser feita através do método racional para

bacias pequenas, até 5km2. Essa limitação é feita a fim de minimizar os erros causados pela

equação do método racional, que contém uma série de simplificações (PINTO et al., 1976).

26

Para a utilização do método racional, é necessário determinar o coeficiente de deflúvio

“C”, estimado com base no recobrimento da bacia e uso do solo. Segundo Tucci (2000a), o

valor de “C” deve variar com a magnitude da precipitação, já que à medida que a precipitação

aumenta, não há mais perdas iniciais e diminui a infiltração.

Outro método utilizado para a determinação do volume do escoamento superficial é o

método proposto pelo Serviço de Conservação de Solos do Departamento de Agricultura dos

Estados Unidos (SCS-USDA), também conhecido como Método da Curva-Número (CN).

Segundo SCS (1972), através de dados da bacia hidrográfica - entre eles dados climáticos e do

solo – é possível converter os valores de precipitação para escoamento superficial, sendo

estimado pela Equação 3.4:

(3.4)

Sendo que ES é a lâmina de escoamento superficial (mm), Pt é a precipitação total (mm)

e S é o armazenamento da bacia (mm). O valor de “S” pode ser calculado pela Equação 3.5:

(3.5)

Sendo CN o valor da curva número, que é dado de acordo com as características do solo

e sua ocupação.

3.3 IMPACTOS CAUSADOS PELA URBANIZAÇÃO

A urbanização interfere diretamente no balanço hídrico, aumentando o escoamento

superficial à medida que há mais áreas impermeáveis, vazões máximas e mínimas e também

na qualidade de águas (TUCCI, 2000b).

Ainda segundo Tucci (2000b), a urbanização está ligada à ocupação do solo. A

ocupação de áreas impróprias, principalmente em áreas junto aos rios e córregos traz grandes

problemas, fazendo com que a população que vive junto aos corpos d’água sofra com

problemas de enchentes, além de trazer grandes prejuízos ao rio, como destruição da mata

ciliar e erosões.

27

O sistema de drenagem implantado na área urbana também traz problemas à bacia

hidrográfica, já que a água das precipitações coletadas por condutos chega mais rapidamente à

seção principal do que se o escoamento ocorresse naturalmente, de acordo com Tucci e Genz

(1995).

3.3.1 Poluição Difusa

A poluição das águas pode ser gerada por diversos agentes, como por exemplo,

indústrias e cidades, através de efluentes vindos do tratamento do esgoto, resíduos

provenientes de atividades industriais, etc. Quando lançadas em um corpo d’água, os pontos

de lançamento são facilmente identificados, sendo feito por tubulações, emissários de esgoto,

canais, entre outros. A esse tipo de poluição dá-se o nome de pontual (SIQUEIRA, 2008).

A impermeabilização de uma grande área da bacia causa aumento do escoamento

superficial, assim como aumento da velocidade de escoamento, arrastando uma série de

materiais encontrados nessa área da bacia. Esses materiais são carregados pelas águas e

levados até os corpos d’água, constituindo assim a poluição difusa. O lixo acumulado em

calçadas, resíduos de óleos e graxas de veículos e de asfalto, lixos orgânicos (galhos de

árvores, folhas, dejetos de animais etc.), são alguns exemplos de materiais que podem ser

levados pelas águas da chuva como forma de poluição difusa (SIQUEIRA, 2008).

Ainda segundo Siqueira (2008), nesse tipo de poluição, há dificuldade de identificar a

origem do material poluidor, visto que muitas vezes uma grande área contribui para a bacia de

um corpo d’água. Desse modo, é necessário estabelecer ações que compreendam toda a área

geradora da poluição.

Além disso, a variabilidade dos eventos meteorológicos e a imprevisibilidade dos

geradores de poluição fazem com que a poluição difusa seja difícil de prever e de ser estudada

(PRODANOFF, 2005).

De acordo com Mota (1981) apud Jabur (2002), a poluição difusa pode ser diminuída

controlando-se as fontes e adotando medidas como a diminuição da quantidade de água

escoada, melhoria da limpeza das vias públicas, interceptação das águas que formam o

escoamento, controle da erosão do solo, entre outras. Medidas estruturais, como a construção

de bacias de detenção, o uso de canais cobertos com vegetação para aumentar a infiltração e

uso de pavimentos porosos também geram melhoras nos problemas de poluição no

escoamento superficial.

28

As medidas não estruturais agem na prevenção e controle da poluição, como a

disposição adequada do lixo, planejamento da ocupação do solo, maior limpeza nas ruas e

controle de agentes poluidores (como por exemplo, postos de gasolina). Tais medidas exigem

a participação e conscientização da população e apresentam menor custo em relação às

medidas estruturais (JABUR, 2002).

3.3.2 Escoamento Superficial

Segundo Porto et al. (1997), os processos de urbanização que atualmente acontecem

na maioria das cidades brasileiras, refletem principalmente em problemas hidrológicos, como

a poluição dos corpos d’água e inundações. As soluções para esses problemas nem sempre são

facilmente aplicáveis, pois dependem de diversos processos, suas causas e relações.

As áreas como ruas, calçadas, telhados, quadras esportivas, entre outros, impedem a

infiltração da água da chuva e a captação pelo subsolo, fazendo com que toda a água escoada

superficialmente vá para os corpos d’água. Em períodos de estiagem, a vazão menor nos

corpos d’água diminui a capacidade de diluição dos poluentes trazidos pelo escoamento,

causando grande impacto nos habitats aquáticos e na qualidade da água (PRODANOFF,

2005).

Construídas com o objetivo de captar as águas da chuva em excesso, as galerias de

águas pluviais normalmente são projetadas com base em dados de chuva de séries históricas,

utilizando chuvas de curta duração e grande intensidade. Esse dimensionamento deve ser feito

prevendo a mudança no uso e ocupação do solo com o passar do tempo, considerando o

aumento da urbanização da bacia. As conseqüências futuras na bacia devido a erros de

projeto, como o sub dimensionamento das galerias causam sérios problemas, como

inundações e enchentes, grandes perdas econômicas e até mesmo mortes e tragédias

(JUSTINO, 2004).

Para que a drenagem urbana seja eficaz, é necessário primeiramente que haja um bom

planejamento, projeto, execução e manutenção, analisando os efeitos a curto, médio e longo

prazo. Além disso, é imprescindível que seja implantada na bacia uma política de ocupação

do solo, respeitando as áreas de várzea de inundação; o monitoramento do aumento da

impermeabilização do solo e também o esclarecimento e conscientização da opinião pública,

tendo para isso uma entidade responsável (PORTO et al., 1997).

29

De acordo com Tucci (1997), as características da bacia hidrográfica influem na

maneira como a vazão precipitada se distribui no tempo. Essa relação pode ser mostrada

graficamente através do hidrograma (Figura 3.6), variando de acordo com a forma da bacia,

cobertura vegetal, intensidade da precipitação, entre outros.

Figura 3.6 - Hidrograma tipo Fonte: O autor (2011).

Ainda de acordo com o Tucci (1997), cada trecho do hidrograma representa uma etapa

que acontece com a água precipitada. Após o início da chuva, a curva do hidrograma

permanece baixa por certo tempo, até que começa a elevar-se (1). Isso acontece devido ao

tempo em que a bacia leva para responder à precipitação devido ao deslocamento da água, das

interceptações pela vegetação e depressões no solo. O hidrograma continua elevando-se até

atingir um ponto máximo (2), caracterizando o escoamento superficial. O segundo ponto de

inflexão indica o fim do escoamento superficial (3), restando apenas o escoamento

subterrâneo, que leva mais tempo.

O escoamento superficial (sobre a superfície do solo) e o subterrâneo (nos aqüíferos)

podem ser separados no hidrograma através de métodos gráficos. Um deles consiste na

extrapolação da curva de recessão a partir do ponto C até o encontro do ponto B (vertical do

pico). Liga-se então o ponto A (início da elevação do hidrograma) ao B e então ao C. O

volume acima da linha ABC corresponde ao escoamento superficial e o volume abaixo

pertence ao escoamento subterrâneo, como visto na Figura 3.7 (TUCCI, 2000b).

30

A forma do hidrograma é influenciada por uma série de fatores, como modificações no

rio feitas pelo homem, o relevo, solo e cobertura da bacia, características da precipitação

(intensidade, duração e distribuição) e características da bacia (TUCCI, 2000b).

Figura 3.7 - Separação dos tipos de escoamento Fonte: O autor (2011).

Com o aumento da urbanização na área, há uma mudança no uso do solo da bacia,

aumentando sua impermeabilização, dificultando assim a infiltração das águas das chuvas.

Desse modo, há a ocorrência de problemas como carreamento de partículas do solo,

entupimento de galerias pluviais por poluição difusa, inundações, podendo evoluir para

erosões mais acentuadas e até mesmo enchentes urbanas, dependendo da gravidade do

problema. Tucci (2000a) publicou um estudo realizado na região de Porto Alegre em que

chegou a conclusão de que um aumento de 10% na urbanização de uma bacia contribui para o

aumento de 100% no volume de escoamento.

Considerando a grande importância do sistema de drenagem no cenário urbano, é

recomendável que seja desenvolvido um plano diretor de drenagem urbana para garantir bons

resultados durante a operação desse sistema. O plano diretor de drenagem urbana, que tem

valor político, deve estar integrado com o plano diretor de desenvolvimento e ter como

objetivo buscar o planejamento e distribuição da água no tempo e no espaço, baseando-se na

ocupação urbana.

Esse plano possibilita estudar e conhecer a bacia hidrográfica como um todo,

permitindo implantar soluções de grande alcance, de longo prazo e menor custo, como

legislações que regulamentam a densidade de ocupação, novos loteamentos, taxas de

31

impermeabilização máxima dos lotes e identificação de áreas de várzea e de preservação,

estabelecendo zoneamento. Além disso, o plano deve estar relacionado com os planos viários,

de abastecimento de água, de esgoto, entre outros. (PORTO et al., 1997; TUCCI, 1997).

A partir dos estudos da bacia e identificação das áreas críticas, é necessário elaborar

um manual de drenagem urbana, a fim de orientar os projetistas. Esse manual deve conter a

regulamentação por distritos de drenagem (densificação máxima permitida, vazão máxima de

saída, manutenção de sistemas, programas de controle de enchentes) e os critérios para projeto

(tempo de retorno, controle de erosão para canais, manutenção) (TUCCI, 1997).

3.4 MEDIDAS MITIGADORAS

De acordo com Tucci e Genz (1995), o balanço hídrico em uma bacia se altera com o

aumento da urbanização. Há um aumento no escoamento superficial e ocorre a redução da

evapotranspiração e da recarga natural dos aqüíferos. A recarga acontece através das chuvas e

também de perdas da água da rede de abastecimento de água da cidade, cerca de 10 a 50% do

volume transportado. Também há perdas da rede de esgotos, podendo causar contaminação do

aqüífero.

Como forma de minimizar os impactos da urbanização, Tucci e Genz (1995) citam

algumas medidas de controle do escoamento, divididas em medidas estruturais e não-

estruturais, relacionadas nos itens 3.4.1 e 3.4.2.

3.4.1 Medidas estruturais

Segundo Ostrowsky e Zmitrowicz (1991), as medidas estruturais são caracterizadas

pela construção de obras hidráulicas, apresentando custo alto em relação às não-estruturais.

Normalmente, abrangem uma grande área de influência e são destinadas a reter, escoar mais

rapidamente ou confinar as águas.

Essas obras são adotadas, na maioria das vezes, como medidas corretivas, sendo que

habitualmente só diminuem a freqüência de inundações, não eliminando completamente o

problema.

3.4.1.1 Dissipador de energia

32

Quando há um excesso de energia em escoamentos, é necessário prever estruturas que

absorvam parte da energia a fim de evitar danos nas estruturas ou erosão à jusante, além de

lançar as águas pluviais em córregos estáveis onde não haja problemas de erosão

(PINHEIRO, 2006; TIZ; CUNHA, 2007).

Segundo Pinheiro (2006), dentre os tipos de estruturas para esse fim, existem as bacias

de dissipação por ressalto hidráulico. O dimensionamento consiste na determinação das

características geométricas, da localização e das estruturas que farão com que o ressalto tenha

menor comprimento e garantir que ocorra dentro da bacia.

Outro tipo é a concha de arremesso, uma estrutura em forma de concha que promove a

formação de um turbilhão de grande dimensão, causando a dissipação da energia. O seu

dimensionamento é baseado na determinação das características geométricas, baseadas no raio

de curvatura (PINHEIRO, 2006).

Segundo Pinheiro (2006), a rampa de blocos é utilizada em desníveis bruscos em

canais ou na entrada de reservatórios alimentados por canais. Os blocos instalados na rampa

fazem com que o escoamento sofra sucessivos impactos, perdendo energia. Devem ser

determinados a altura, largura e espaçamento dos blocos, a velocidade e a velocidade crítica.

Nas estruturas conhecidas como “salto de esqui” ou “fossas de erosão”, a dissipação

de energia ocorre no leito natural, através de um jato que é mantido acima do nível da água do

canal. Quando os fatores geológicos permitem, é uma solução econômica, pois evita a

construção de obras em concreto onde ocorre a dissipação. O dimensionamento inclui a

determinação da altura do nível d’água a jusante, ângulo de inclinação do jato, as estimativas

de erosão (calculadas por fórmulas empíricas), entre outros (TURELLA, 2010; PINHEIRO,

2006).

3.4.1.2 Canalização

Como medida de controle do escoamento superficial na macro drenagem, pode ser

feita a canalização do rio, a fim de evitar inundações. O aumento da seção, diminuição da

declividade da linha d’água e diminuição da rugosidade permitem o transporte de volume de

águas maior que o rio natural, porém, dependendo da extensão do trecho, essas obras podem

ter um custo muito elevado. Pode ocorrer também sedimentação e erosão à montante e à

jusante, alterações na energia do rio e na estabilidade das margens (TUCCI; GENZ, 1995).

33

3.4.1.3 Diques de proteção

Os diques diminuem a seção de escoamento do rio, sendo constituído por paredes de

concreto ou de terra com enrocamento. As chuvas que caem nas áreas laterais contribuintes

devem ser bombeadas para o dique a fim de evitar o represamento das águas ou acumulação

em seu interior. O risco de colapso adotado em projeto deve ser compatível com as atividades

que existem no entorno do dique, pois caso aconteça o rompimento, o impacto causado é

maior do que se não houvesse essa estrutura (TUCCI; GENZ, 1995).

3.4.1.4 Reservatórios ou parques urbanos

Os reservatórios urbanos e parques têm a mesma função da bacia de detenção, mas

com maiores dimensões. Uma área escolhida é desapropriada pela prefeitura e, transformada

em parque, ajuda a amortecer as vazões de cheia, além de melhorar a qualidade da água

diminuindo os sólidos carreados. Esse reservatório pode ainda servir como um espaço

ambiental na área urbana, com custos baixos em relação à outras medidas estruturais que

poderiam ser adotadas para controle do escoamento superficial (TUCCI; GENZ, 1995).

3.4.1.5 Armazenamento

O armazenamento de águas da chuva poderia ser feito em telhados, terrenos, entre

outros, de forma que a água, quando cai na forma de chuva, não contribua para o escoamento

superficial. Um dos métodos que poderiam ser adotados é o uso de reservatórios em lotes

urbanos. A água coletada pode ser usada para irrigação e lavagem de automóveis, por

exemplo. A chuva também pode ser coletada de telhados e armazenada em poços

subterrâneos que, depois de clorada pode servir para o uso doméstico, principalmente em

regiões com escassez de água (TUCCI; GENZ, 1995).

3.4.1.6 Reservatório de detenção

34

Segundo Tucci e Genz (1995), as bacias ou reservatórios de detenção auxiliam no

amortecimento do volume de águas de forma que não sejam transferidas à jusante. Podem ser

usados para controlar a vazão máxima e para reter uma parte dos sedimentos produzidos.

3.4.2 Medidas não-estruturais

As medidas não-estruturais atuam em toda a bacia, sendo ações de natureza

administrativa, financeira ou institucional. Ao contrário das medidas estruturais, essas

medidas partem do princípio preventivo, evitando as grandes obras hidráulicas que alteram o

sistema fluvial. Ainda são pouco aplicadas no Brasil devido às dificuldades de implantação e

desconhecimento de suas vantagens, principalmente por parte das autoridades governantes

(OSTROWSKY; ZMITROWICZ,1991)

3.4.2.1 Infiltração e percolação

As áreas impermeáveis, que antes da urbanização não existiam na bacia é uma dos

grandes causadores dos impactos. Para contornar esse problema, é necessário fazer com que

haja maior infiltração da precipitação. O aumento da recarga dos aqüíferos através da

infiltração das águas causa uma redução das vazões máximas à jusante, redução do tamanho

dos condutos e também redução da poluição transportada. Porém, se houver um grande

aumento da percolação, pode ser que o aumento do nível do lençol freático faça com que os

solos de algumas áreas se tornem impermeáveis além de atingir construções em subsolos

(URBONAS; STAHRE, 1993, apud TUCCI; GENZ, 1995).

3.4.2.2 Telhados verdes

Os telhados que possuem uma camada de vegetação acima são conhecidos como

telhados verdes ou ecológicos. Essa medida já é usada em diversos países desenvolvidos,

como Alemanha e Estados Unidos, apresentando bons resultados. Dentre os benefícios, está a

possibilidade de ser usado em áreas densamente urbanizadas, a diminuição de energia

necessária para controlar a temperatura da edificação, a absorção de poluentes do ar pela

vegetação, a absorção de água das chuvas diminuindo o volume que contribui para o

escoamento superficial, além do aspecto estéticos e o baixo custo (EPA, 2009).

35

Ainda segundo o EPA (2009), o telhado verde com espessura entre 8 e 10 cm pode

reter acima de 50% das chuvas precipitadas em sua área, variando mês a mês, de acordo com

o clima da região.

3.4.2.3 Calçada ecológica

A calçada ecológica ou calçada verde é uma maneira de evitar a impermeabilização do

passeio com o uso de materiais permeáveis e arborização adequada do calçamento, utilizando

blocos permeáveis como concregrama ou faixas de gramado (ALMEIDA; FERREIRA, 2008).

Em Maringá, a Lei Complementar nº 335/99, determina que as calçadas de zonas

residenciais devam possuir uma faixa com vegetação rasteira com o objetivo de aumentar a

permeabilidade do solo. Essa área permeável é delimitada por uma faixa pavimentada de

largura 0,60m junto ao meio fio e outra de largura 1,50m junto ao alinhamento predial.

3.4.2.4 Legislação municipal

A porcentagem que não deve ser impermeabilizada em terrenos é regulamentada por

leis municipais. Em Maringá, por exemplo, a Lei Complementar nº 331/99 especifica que em

todas as zonas, os lotes devem manter 10% de área mínima permeável, sendo que 50% devem

estar contidos em uma única área. Em locais onde o recuo frontal da edificação é exigido, os

50% da área permeável deve estar contido na parte frontal do lote, com exceção da ZE (Zona

Especial) 1 – Novo Centro.

3.4.2.5 Vegetação

A destruição das florestas, que foram derrubadas para dar lugar às cidades, também

inclui a vegetação junto aos rios e córregos (mata ciliar). Muitas cidades que foram

construídas às margens dos rios e que não preservaram suas matas ciliares hoje sofrem com os

efeitos desse desmatamento (FERREIRA; DIAS, 2004).

A vegetação junto aos corpos d’água, se conservada, pode trazer grandes benefícios

para córregos que se encontram na área urbana. Entre eles, pode-se citar a criação de áreas

36

verdes que podem ser usadas como áreas de lazer, habitat para diversas plantas e animais, a

diminuição da sedimentação (controle do assoreamento) e processos erosivos, controle da

água descarregada no córrego além da manutenção do ciclo da água e proteção contra

enchentes (TRAVASSOS; GROSTEIN, 2007).

O plantio de vegetação pode ser usado também na estabilização de taludes, usando

gramíneas e outras espécies. Segundo Davide et al. (2004) apud Galerani et al. (1995), em

Lavras, Minas Gerais, foram utilizadas espécies mistas (de crescimento rápido e crescimento

lento) no reflorestamento para eliminar uma voçoroca de 0,5 ha, com excelentes resultados.

O antigo Código Florestal, de 1965 (Lei 4.771/65), estabelecia que para rios de até 10

metros de largura, se mantivessem uma faixa de 30 metros em cada uma das margens do rio

como área de preservação permanente. O projeto de lei aprovado em 2011 alterou o Código

Florestal, principalmente em relação às reservas legais mínimas. O artigo nº13 § 7 estabelece

a redução das áreas de preservação permanente para 15 metros de largura para rios de 10

metros e diz que propriedades com até quatro módulos fiscais estão isentas de recuperação

das reservas legais que já foram desmatadas (SPAROVEK et al., 2011).

37

4 DESENVOLVIMENTO

4.1 A CIDADE DE MARINGÁ

A cidade de Maringá está situada na região Noroeste do Estado do Paraná, no Sul do

Brasil, com as coordenadas 23°27’ de Latitude Sul (exatamente no Trópico de Capricórnio) e

51°57’ de Longitude Oeste de Greenwich. A área do município é de 487,73km2 e a região

metropolitana abrange além de Maringá outros 11 municípios, totalizando 3.187,70km2. É

limitada pelos municípios de Astorga, Ângulo e Iguaraçu ao Norte, Mandaguaçu a Noroeste,

Marialva e Sarandi a Leste, Floresta e Ivatuba e Paiçandu ao Sul.

4.1.1 Características físicas

A cidade está localizada no Terceiro Planalto, com relevo suave e com grandes

extensões praticamente planas, apresentando um escalonamento nos perfis transversais e

longitudinais dos rios, sendo que a divisão das bacias do rio Ivaí e Paranapanema é feita por

um espigão de topo plano, com altitude variando entre 500 e 600 metros. A região foi

formada durante vulcanismos que ocorreram no período Jurássico-Cretáceo da era Mesozóica,

com derrames basálticos denominados Formação Serra Geral (MÜLLER, 1956;

MENEGUETTI, 2007).

O clima da região difere das regiões vizinhas por ser de transição, sendo classificado

como subtropical, com temperatura média anual acima de 20°C e umidade relativa média de

70%. O clima caracteriza-se pelas temperaturas em geral mais baixas que as do Planalto

Sedimentar do Oeste Paulista por estar mais exposta às massas de ar frio e também apresenta

regime pluviométrico caracterizado por um período úmido no verão e seco no inverno,

diferenciando-se do clima subtropical das outras regiões do Paraná (MÜLLER, 1956).

A vegetação que ocupava a região de Maringá (região Norte do Terceiro Planalto) era

a floresta estacional semidecidual, com perobas, cedros, ipês, canafístula, dentre outras.

Porém, com o avanço da cultura cafeeira, além do uso da madeira na construção civil e

indústria moveleria, a floresta foi dizimada e hoje restam poucas áreas em que há a vegetação

remanescente original. Os bosques e parques encontrados na cidade em sua maioria foram

reconstituídos de espécies vegetais estranhas à região. Apesar disso, é importante ressaltar que

Maringá destaca-se em relação às outras cidades, pois foram implantadas áreas verdes,

38

desenvolvido o reflorestamento e feita a arborização no sistema viário (MARINGÁ, 2000; DE

ANGELIS et al., 2007).

Segundo Meneguetti (2007), a área de estudo está inserida na Bacia Hidrográfica do

Rio da Prata, tendo como rio principal o rio Paraná. Em Maringá, os vários córregos na área

urbana deságuam no rio Pirapó (contribuinte do rio Paranapanema) ou então no rio Ivaí.

Muitos desses córregos estão encaixados em vales profundos, favorecendo a erosão causada

pelo mau uso do solo e desmatamento de áreas ripárias.

4.1.2 A ocupação do Território

Segundo Müller (1956), a colonização da região do Norte do Paraná foi iniciada pelos

ingleses em 1929, que construíram a ferrovia ligando São Paulo ao Paraná. Esse processo de

colonização se deu através da companhia Paraná Plantations que se desdobrou em duas

subsidiárias: a Companhia de Terras Norte do Paraná e a Companhia Ferroviária São Paulo-

Paraná, de modo a garantir a colonização e a construção da ferrovia.

O traçado da ferrovia – e também a colonização – continuou no espigão divisor das

águas dos rios Ivaí e Paranapanema devido ao seu topo largo e relevo plano. Próximo à

ferrovia foram reservadas áreas onde seriam implantados os núcleos urbanos da região. Em

1933 iniciou-se o loteamento com lotes estreitos, de modo que tivessem frente para a estrada e

frente para o corpo d’água, com área média de 16 alqueires paulistas. Juntamente com o

avanço do loteamento, seguiu-se a construção da ferrovia, passando pelas cidades de

Jataizinho (1931), Londrina (1935), Apucarana (1937) entre outras. Após perder a ferrovia

para o governo brasileiro, a companhia inglesa foi vendida para um grupo paulista, passando a

ter o nome de Companhia de Melhoramentos do Norte do Paraná (CMNP). Nessa época foi

fundada Maringá (1947) com o propósito de se tornar a capital mais ocidental dos domínios

da companhia (MÜLLER, 1956).

Maringá foi projetada pelo engenheiro Jorge de Macedo Vieira, a partir de um

rigoroso estudo planialtimétrico da área, de forma a adaptar o traçado urbano às

características físicas encontradas. A ferrovia foi o principal condicionante para a implantação

da cidade, portanto foi estabelecida em uma área mais elevada e com relevo plano, atingindo

poucas nascentes. Dois vales ao sul da ferrovia contendo nascentes foram delimitados como

parques urbanos, de modo a preservar a vegetação local. O quadrilátero formado pela ferrovia

39

ao norte e os bosques a leste e oeste delimita a área central, onde se encontraria o centro

cívico, praças e prédios públicos (REGO et al., 2004).

A cidade, em seu anteprojeto, foi dividida em três zonas residenciais, zona comercial e

zona industrial, sempre delimitadas por avenidas, bosques etc. O traçado ortogonal da malha

urbana garante a individualidade do desenho de Maringá além ter um caráter artístico. A área

urbana, em seu plano inicial, abrangia uma área de 600 alqueires, sendo que 44 alqueires

foram destinados aos bosques da cidade (REGO et al., 2004; DE ANGELIS et al., 2007).

Em 1951, Maringá tornou-se município e deixou de ser controlada pela CMNP em

relação à urbanização. Durante a década de 50, seis novos loteamentos fora da área do projeto

inicial foram aprovados pela Prefeitura, caracterizando uma desconcentração da mancha

urbana. No final da década de 1960, a população chegava a 100.100 habitantes, com redução

da população rural devido à mecanização da agricultura que levou um grande número de

pessoas a procurarem trabalho na cidade (MENEGUETTI, 2007).

Com esse grande crescimento, tanto da população como da malha urbana, houve um

desequilíbrio, fazendo com que os novos loteamentos, isolados e sem a infraestrutura

necessária (asfalto, água ou esgoto), fossem ocupados, caracterizando o processo de

periferização da cidade (MENEGUETTI, REGO e BELOTO, 2009; DE ANGELIS et al,

2007).

O crescimento da população em Maringá aconteceu muito rapidamente. No início da

colonização (década de 50) a maioria da população vivia na zona rural, mas, até 1970 a

maioria da população já era urbana. A evolução do crescimento populacional e a distribuição

entre a zona rural e urbana pode ser visto na Figura 4.1.

De acordo com os dados fornecidos pelo IBGE nos Censos Demográficos realizados a

cada dez anos, nota-se que a população de Maringá apresentou grande crescimento em pouco

tempo. A cidade foi planejada em 1945 para que, 50 anos após a sua fundação, tivesse

200.000 habitantes, marca atingida no Censo Demográfico de 1990, contabilizando 240.125

habitantes. O crescimento da população de Maringá manteve-se alto até 1990 – entre 1980 e

1990 o crescimento populacional foi de 29,94% - diminuindo nos anos seguintes.

A população rural, que no início da colonização era grande maioria, foi decrescendo

com o passar dos anos e já em 1970, 82,3% da população vivia na área urbana da cidade. Nos

últimos anos, observou-se um leve aumento na população rural da cidade (em 2000 eram

4.675 habitantes na zona rural e em 2010, 7.997, segundo o IBGE), que pode ser explicado

pelo aumento de condomínios residenciais fora da cidade.

40

Figura 4.1 - Crescimento populacional em Maringá nas zonas rural e urbana, no período de 1950 a 2010

Fonte: IBGE (1950, 1960, 1970, 1980, 1991, 2000, 2010).

A economia do norte do Paraná, a cafeicultura e o povoamento foram alguns dos

fatores que permitiram o desenvolvimento da cidade de Maringá, porém a sua localização e

planejamento fizeram com que houvesse um desenvolvimento mais dinâmico e rápido do que

outras cidades da região. Tanto que no início da década de 60, Maringá já era considerada um

núcleo urbano e centro regional e, ampliaram-se as suas funções iniciais de centro comercial,

transformação de produtos agrícolas e prestação de serviços. Na década de 70, a economia

passou por profundas transformações devido à substituição da cultura cafeeira pelo trigo e

soja (devido ao desestímulo por parte do governo e fortes geadas que atingiram as lavouras),

fato que levou a cidade a se reestruturar. Nesse momento, a CMNP perdeu o controle

imobiliário do espaço urbano, não sendo mais responsável pelos novos loteamentos. Isso fez

com que houvesse a desconfiguração da malha urbana original, trazendo problemas devido ao

crescimento rápido que a cidade não estava preparada para enfrentar (MENDES, 2007; DE

ANGELIS et al., 2007).

Segundo Meneguetti (2007), em 1959 foi aprovado o Código de Posturas e Obras (Lei

nº 34/59), tratando de questões ambientais e do parcelamento do solo, sendo que as tais

posturas são adotadas até os dias de hoje. O código estabelecia a preservação dos cursos

d’água e proibia a derrubada de matas que protegem os corpos d’água.

41

4.2 PERFIL URBANO ATUAL DE MARINGÁ

A cidade de Maringá, como já foi dito, passou por grandes transformações em sua

malha urbana nas últimas décadas.

De modo a organizar e ordenar a implantação das edificações, a Prefeitura Municipal

implantou a Lei Complementar nº 331/99, alterada pela Lei Complementar nº 340/00, que

regula o uso e ocupação do solo. A cidade é classificada em zonas, em que cada uma

apresenta o que é permitido ou proibido na questão da implantação de edificações. A Figura

4.2 ilustra a divisão estabelecida pela Lei Complementar nº 340/00.

A cidade classifica-se em oito tipos de zonas distintas:

• Zona Central (ZC) – área predominantemente comercial, de serviços e concentração

de empregos, com habitação de alta densidade;

• Zona de Comércio e Serviços Setoriais (ZCS) – área de comércio e serviços

especializados que atendem a economia e a população e também uso residencial de

alta densidade.

• Zona de Serviço (ZS) – área exclusiva de comércio, serviços especializados e

indústrias não nocivas;

• Zonas Industriais (ZI) – destinadas ao uso industrial, subdividindo-se em ZI1

(atividades não nocivas), ZI2 (atividades nocivas) e ZI3 (atividades nocivas com

geração de resíduos líquidos). Em 2004, de acordo com a Lei Complementar 500/04 a

ZI2 passou a fazer parte da ZI1.

• Zona Residencial (ZR) – destinada exclusivamente ao uso residencial e entidades

religiosas. São subdivididas em seis zonas, sendo que a ZR1, ZR2, ZR5 e ZR6 são

caracterizadas pela baixa densidade de ocupação, a ZR3 com média densidade de

ocupação, a ZR4 com alta densidade de ocupação. Nas zonas ZR4 e ZR5, é permitido

comércio e serviços em caráter restrito.

• Zona de Proteção Ambiental (ZP) – são permitidas apenas edificações que se destinem

ao apoio dos parques e reservas florestais. Nas nascentes e cursos d’água do

Município, é preservada uma faixa de 30m de largura em cada lado das margens,

destinados à preservação das matas ciliares. Os parques, bosques e reservas estão

incluídos nas ZP de Maringá, totalizando 19 zonas de proteção (ZP).

• Zonas Especiais (ZE) – são áreas que apresentam usos e atividades urbanas de caráter

excepcionais, não se enquadrando nas outras zonas já citadas. Ao todo, são 18 zonas

42

especiais em Maringá, dentre elas pode-se citar o Novo Centro, cemitérios, terminal

rodoviário, aeroporto, campus da Universidade Estadual de Maringá, entre outros.

• Zona Agrícola (ZA) – é destinada, predominantemente, às atividades agrícolas,

extrativas, hortifrutigranjeiras e pecuárias.

Como observado na Figura 4.2, Maringá apresenta diversas áreas de proteção

ambiental, como os parques e bosques.

Dentre eles, o Bosque II está circundado pela zona residencial 1, que possui baixa

densidade de ocupação. Ao norte, encontra-se a zona residencial 6 também com baixa

densidade de ocupação e a zona central, com grande concentração comercial e habitação de

alta densidade. Ao sul, localiza-se a zona residencial 3, que de acordo com a Lei

Complementar nº340/00 permite média densidade de ocupação. Apesar da grande

urbanização ao redor do bosque, a mata ciliar do Córrego Cleópatra, na área fora do bosque,

pertence à zona de proteção ambiental, proibindo edificações nessa área.

43

Figura 4.2 - Divisão por zonas da cidade de Maringá, regulamentada pela Lei Complementar nº 340/00 Fonte: Prefeitura Municipal de Maringá, 2010.

44

4.3 BACIA DE DRENAGEM DO CÓRREGO CLEÓPATRA

A bacia de drenagem em estudo compreende a área que recebe a precipitação e

alimenta o Córrego Cleópatra. A bacia está localizada na área urbana de Maringá e abrange as

zonas 01, 02, 04, 05, 13, 17, 20 e 50 (numeração mais utilizada na cidade de Maringá, a fim

de facilitar a localização dos inúmeros bairros, diferente do que a Lei Complementar n°340/00

estabelece) e pode ser visto na Figura 4.3.

Figura 4.3 - Área da bacia com delimitação das zonas Fonte: Prefeitura Municipal de Maringá (s.d.), adaptado pelo autor.

As características de uma bacia hidrográfica permitem avaliar o quanto é susceptível a

erosões, deposições de sedimentos e enchentes, ou seja, como a bacia responde aos eventos de

precipitação.

45

4.3.1 Delimitação da bacia

A delimitação da bacia (Figura 4.4) foi feita utilizando como base um mapa de toda a

cidade de Maringá, de escala 1:2.000, elaborado pela Prefeitura Municipal de Maringá em

1995. As curvas de nível, de 5 em 5 metros, serviram de base para o traçado dos divisores de

águas da micro bacia hidrográfica do córrego Cleópatra.

Obteve-se área de 3,436km2, classificando-se como uma bacia pequena. O perímetro

encontrado foi de 7,339km e o comprimento do curso d’água principal de 1,49km (de sua

cabeceira até a confluência com o Córrego Betti).

Comparando-se com a área total de Maringá, observa-se que a bacia representa uma

pequena área da cidade. Sendo a área total de Maringá 487,73km2, a bacia representa apenas

0,70% desse total.

O córrego apresenta pouca sinuosidade, sem tributários (ordem 1, segundo

classificação de Horton) e baixa densidade de drenagem.

De acordo com Wilken (1978), para bacias pequenas, como é o caso em estudo, a

vazão do corpo d’água é influenciada principalmente por fatores próprios da bacia, como

clima, vegetação, uso do solo.

4.3.2 Vegetação

A área em estudo, assim como toda a cidade, era coberta originalmente pela mata

pluvial e subtropical, com espécies como o cedro, peroba, ipê, entre outros. Essa vegetação

original foi dizimada na primeira metade do século XX, devido à expansão da cultura cafeeira

e a utilização da madeira na indústria moveleira, dando lugar à cidade. Atualmente, as áreas

de cobertura florestal são encontradas nos parques e bosques localizados na cidade. Além

disso, a arborização urbana dos canteiros centrais, passeios e praças é bastante expressiva

(MARINGÁ, 2000).

46

Figura 4.4 - Delimitação da bacia do Córrego Cleópatra Fonte: Prefeitura Municipal de Maringá, 1995, adaptado pelo autor.

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47

4.3.3 Uso e ocupação do solo

A área em estudo fazia parte já do primeiro planejamento da cidade, feito por Jorge de

Macedo Vieira em 1947. A impermeabilização da bacia iniciou-se já na década de 1950 na

Zona 01 (área de comércio) com ruas revestidas por paralelepípedos. A construção de

edificações e pavimentação continuou a avançar. Atualmente, toda a bacia possui vias

pavimentadas.

Analisando a ocupação do solo da bacia, percebe-se que o Bosque II está circundado

por zonas residenciais de média e baixa taxa de ocupação e pela Zona Central, com grande

concentração comercial e habitação de alta densidade, de acordo com a Lei Complementar

nº340/00. Apesar da grande urbanização ao redor do bosque, a mata ciliar do Córrego

Cleópatra, na área fora do bosque, pertence à zona de proteção ambiental, com uma faixa de

proteção de 30 metros em cada lado das margens, proibindo edificações nessa área.

O traçado das vias é em sua maioria radial, acompanhando o relevo. As avenidas são

largas (com cerca de 25m de largura). Na bacia, existem várias áreas verdes, destacando-se o

Bosque II e mais cinco praças públicas. Através da imagem de satélite (Figura 4.5), pode-se

observar que existem muitas áreas com vegetação, inclusive nos canteiros centrais das

avenidas.

Figura 4.5 - Imagem de satélite e delimitação da bacia

Fonte: Google Earth, 2010, adaptado pelo autor.

48

A Figura 4.5 mostra também que a ocupação da bacia é quase que completa, com

poucas áreas livres, sendo que algumas estão localizadas ao sul do Bosque II, próximas ao

ponto de confluência com o córrego Betti. A área de preservação junto ao córrego, que

deveria ser de 30m em cada margem, apresenta pontos em que essa faixa é menor que o

mínimo estipulado pela legislação municipal, com edificações residenciais muito próximas ao

córrego.

4.3.4 Solo

O solo da região, podzólico vermelho, resultado da decomposição do basalto,

predominantemente sílico-argiloso, apresenta minerais ferro-magnesianos em sua

composição, sendo conhecido pela sua fertilidade. Vulgarmente chamado de “terra roxa”, o

solo foi um dos principais fatores que garantiram a expansão da agricultura na região em

estudo (MARINGÁ, 2000; ANJOS; NERY; MARTINS, 2001).

4.3.5 Relevo

O relevo da bacia é de grande importância, pois afeta diretamente nos processos

erosivos e formação de cheias, velocidade do escoamento e perdas de água durante a

precipitação (WILKEN, 1978).

A Carta Clinográfica (Figura 4.6) e a Carta Hipsométrica (Figura 4.7) foram

construídas para a área em estudo, utilizando como base o mesmo mapa que foi utilizado para

a delimitação da bacia. Observando-se a Carta Hipsométrica, nota-se que as elevações variam

pouco, estando entre 600m (parte mais alta, localizada na Praça Pio XII) e 480m (nível do

Córrego). A Carta Clinográfica, que indica a declividade do terreno em porcentagem, mostra

que somente as áreas próximas do curso d’água apresentam maior declividade, enquanto a

maior parte da área da bacia apresenta declividade de no máximo 7%. A declividade média,

calculada pelo método de Horton, é de 6,31%.

4.3.6 Coeficiente de compacidade

O coeficiente de compacidade da bacia, que mede a relação entre o perímetro da bacia

e a circunferência de um círculo de mesma área da bacia, é de 1,11, mostrando que a bacia se

49

aproxima em 90% da forma circular. Por isso, a bacia é caracterizada como propícia a

enchentes devido ao coeficiente de compacidade próximo a um.

4.3.7 Fator de forma

O fator de forma expressa a razão entre a largura média da bacia e o seu comprimento

axial (distância entre a saída da bacia e o seu ponto mais distante, seguindo as curvas do rio

principal). O valor obtido para a bacia do córrego Cleópatra foi de 1,54, um valor alto, devido

à forma circular da bacia.

O resumo dos dados encontrados para a bacia está relacionado no Quadro 4.1:

Área 3,427km2

Perímetro 7,339km

Comprimento do curso d’água

1,49km

Coeficiente de compacidade 1,11

Fator de forma 1,54

Densidade de drenagem 0,42km/km2

Altitude máxima 600m (Praça Pio XII)

Altitude mínima 480m (foz do Córrego

Cleópatra)

Quadro 4.1 - Quadro resumo das características da bacia do Córrego Cleópatra

50

Figura 4.6 - Carta clinográfica da área da bacia do córrego Cleópatra

51

Figura 4.7 - Carta hipsométrica da área da bacia do córrego Cleópatra

52

4.3.8 Precipitação média na área do Bosque II

A água proveniente do vapor d’água, quando depositada na superfície terrestre, é

conhecida como precipitação, ocorrendo principalmente na forma de chuva. A água proveniente

das precipitações vai para os rios, contribuindo para suas vazões (PINTO et al., 1976).

O levantamento de dados relativos à precipitação foi feito coletando os dados fornecidos

pela Estação Climatológica Principal de Maringá, localizada no campus sede de Maringá

(ECPM/UEM) e conveniada ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). A série histórica

de dados de precipitação mensal, de janeiro/1976 a dezembro/2010, está relacionada no Tabela

4.1 e também na Figura 4.8.

Observa-se que Maringá apresenta uma estação de chuvas bem definida, tendo valores

altos de precipitação em dezembro e janeiro e menor precipitação no inverno, nos meses de julho

e agosto.

Zamuner (2001) realizou medidas de precipitação na bacia hidrográfica do córrego

Cleópatra, em três pontos diferentes, por 12 meses, a fim de obter dados para o local de estudo.

Através do método de Thiessen, os três postos instalados (um deles no interior do Bosque II e os

outros dois em locais próximos) foram usados para determinar a altura média precipitada na área.

Zamuner (2001), em comparação dos dados obtidos pelo estudo na área da bacia hidrográfica do

córrego Cleópatra, concluiu que não há grandes variações entre os valores obtidos e os

fornecidos pela ECPM/UEM.

53

Figura 4.8 - Ciclo anual das precipitações para a região de Maringá Fonte: Dados fornecidos pela ECPM/UEM – Maringá, período de 1979 a 2010.

54

Tabela 4.1 - Alturas pluviométricas mensais (em mm) para a cidade de Maringá - Período de 1976 a 2010

(continua)

PLUVIOSIDADE ANO

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

TOTAL ANUAL

1976 196,0 15,1 49,0 137,0 91,2 133,4 58,6 136,0 126,8 204,4 78,5 212,0 1.438,0 1977 280,7 53,3 270,7 102,7 15,0 121,1 31,6 27,6 96,4 43,1 147,0 180,5 1.369,7 1978 82,8 53,0 144,1 13,4 98,9 18,2 262,5 12,6 140,6 42,3 114,5 59,1 1.042,0 1979 119,9 195,3 78,6 105,7 150,7 0,0 72,4 30,5 235,2 234,3 110,3 328,2 1.661,1 1980 227,1 234,6 199,0 143,8 175,9 68,2 44,8 94,8 186,1 148,2 102,3 298,3 1.923,1 1981 166,3 141,7 108,2 218,2 8,7 132,4 16,2 16,0 27,8 293,4 127,3 390,6 1.646,8 1982 87,0 172,6 97,5 20,1 38,8 240,5 128,6 36,0 51,1 294,7 261,4 299,4 1.727,7 1983 269,6 122,9 277,3 175,5 237,8 328,2 24,7 0,0 308,9 186,1 180,4 155,5 2.266,9 1984 140,2 79,8 176,4 167,8 63,8 9,0 5,6 84,8 172,6 68,0 119,8 284,2 1.372,0 1985 101,0 322,2 250,0 174,5 165,9 21,9 50,5 8,8 36,4 65,7 81,0 109,5 1.387,4 1986 205,1 349,0 85,3 104,2 231,9 3,8 23,9 152,6 54,9 60,4 73,8 220,9 1.565,8 1987 129,9 251,0 33,6 106,0 322,0 151,8 80,6 3,0 77,1 117,4 306,0 136,6 1.715,0 1988 107,0 151,9 182,3 128,2 197,6 67,7 0,0 0,0 34,4 270,1 26,2 115,2 1.280,6 1989 354,6 156,3 78,7 105,8 52,1 106,8 79,4 152,3 162,0 113,2 72,3 142,6 1.576,1 1990 421,6 26,1 182,1 187,8 132,7 74,3 148,7 124,6 235,0 101,4 71,7 90,5 1.796,5 1991 277,0 84,1 126,8 162,1 43,3 126,7 22,2 34,4 87,3 65,7 178,0 255,3 1.462,9 1992 27,6 145,9 213,9 172,4 395,4 45,9 35,9 40,4 189,8 120,4 184,7 66,4 1.638,7 1993 184,1 200,3 103,3 177,3 103,2 106,1 57,5 11,3 191,4 172,2 86,0 274,6 1.667,3 1994 260,9 155,3 109,5 90,4 89,7 189,5 52,1 0,2 48,7 123,1 124,9 201,6 1.445,9 1995 350,4 201,6 121,3 105,3 28,3 84,1 71,7 13,0 197,2 248,9 94,2 172,3 1.688,3 1996 242,6 140,7 180,6 206,7 65,5 30,6 5,8 24,6 138,3 194,9 202,7 211,7 1.644,7 1997 292,7 446,0 98,2 44,6 98,8 396,7 25,6 37,5 95,1 154,8 263,3 196,9 2.150,2 1998 107,9 274,9 208,3 345,8 73,4 29,4 59,0 113,1 319,6 242,6 30,9 171,4 1.976,3 1999 222,3 131,1 102,6 115,2 126,5 127,0 100,4 0,0 52,3 107,8 46,7 230,9 1.362,8 2000 242,8 278,4 130,3 32,0 37,8 106,6 73,5 160,0 189,9 79,5 239,2 178,3 1.748,3

55

Tabela 4.1 - Alturas pluviométricas mensais (em mm) para a cidade de Maringá - Período de 1976 a 2010

(continuação) PLUVIOSIDADE

ANO JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

TOTAL ANUAL

2000 242,8 278,4 130,3 32,0 37,8 106,6 73,5 160,0 189,9 79,5 239,2 178,3 1.748,3 2001 188,8 217,0 146,9 70,0 166,5 122,5 36,7 102,6 110,1 78,5 153,8 255,0 1.648,4 2002 310,7 116,8 39,9 8,0 346,3 2,4 64,5 59,9 176,7 65,7 358,8 201,2 1.750,9 2003 309,9 219,8 168,2 100,2 62,7 58,7 46,7 75,2 109,8 106,9 112,1 137,8 1.508,0 2004 53,1 96,5 152,2 105,4 274,8 101,6 128,2 0,4 67,0 345,6 231,0 158,8 1.714,6 2005 326,5 16,1 64,7 93,0 57,7 43,4 44,1 34,9 213,4 247,9 139,5 84,8 1.366,0 2006 145,7 283,2 240,7 87,5 11,7 27,6 53,1 20,6 271,1 95,7 86,4 238,3 1.561,6 2007 271,5 207,4 150,0 63,9 51,4 7,8 227,9 14,0 31,7 105,4 171,4 235,0 1.537,4 2008 117,5 134,6 126,6 172,2 81,5 46,3 7,9 219,8 78,8 112,4 182,7 85,8 1.366,1 2009 264,7 252,8 97,5 58,9 103,6 111,5 181,5 70,6 136,5 333,7 199,5 360,4 2.171,2 2010 243,9 190,0 128,8 64,2 56,6 22,3 42,3 24,0 139,1 203,8 116,8 212,9 1.444,7 Soma 7.329,4 6.117,3 4.923,1 4.165,8 4.257,7 3.264,0 2.364,7 1.936,1 4.789,1 5.448,2 5.075,1 6.952,5 56.623,0

MÉDIA 209,4 174,8 140,7 119,0 121,6 93,3 67,6 55,3 136,8 155,7 145,0 198,6 1.617,8 MÁXIMA 421,6 446,0 277,3 345,8 395,4 396,7 262,5 219,8 319,6 345,6 358,8 390,6 2.266,9 MÍNIMA 27,6 15,1 33,6 8,0 8,7 - - - 27,8 42,3 26,2 59,1 1.042,0

Fonte: Estação Climatológica Principal de Maringá – ECPM/UEM – 2011.

4.4 SITUAÇÃO ATUAL DO BOSQUE II

Em visita realizada no dia 1º de outubro de 2011 ao Bosque II, sob orientação do

engenheiro civil Lourival Zamuner, foi constatada a grande degradação do parque e a situação

de algumas das formas erosivas. Na ocasião, foram visitadas duas das ravinas ativas do

parque.

A Figura 4.9mostra uma ravina que foi estabilizada após o desvio das águas pluviais

através da construção de um anel coletor das águas.

Figura 4.9 - Ravina estabilizada

A ravina causada pelos coletores provenientes da Avenida Silva Jardim é mostrada na

Figura 4.10, apresentando grandes dimensões.

A ravina causada pelas águas provenientes do coletor localizado na Avenida Paraná é

mostrada na Figura 4.11. Observa-se que o grau de erosão do solo nesse ponto é bastante

grave, com grandes dimensões (largura de aproximadamente 12 metros em alguns pontos).

Esta ravina foi se desenvolvendo ao longo dos anos, desde a construção da rede de drenagem

de águas pluviais da região.

57

Figura 4.10 - Ravina causada pelas águas provenientes do coletor da Avenida Silva Jardim

Figura 4.11 - Ravina causada pelas águas provenientes do coletor da Avenida Paraná

A poluição difusa é também vista no interior do parque, principalmente próximo aos

pontos de deságua dos coletores da Avenida Silva Jardim e Paraná (Figura 4.12). As águas

das chuvas carregam todo tipo de lixo das ruas e calçadas, que acabam sendo lançados no

interior do Bosque II.

58

Figura 4.12 - Saída do coletor proveniente da Avenida Paraná

Figura 4.13 - Poluição difusa encontrada no interior do bosque

As ravinas encontradas no local, causadas pelas águas pluviais lançadas

incorretamente no interior do bosque, se agravam a cada chuva. Por outro lado, o solo

argiloso da região de Maringá impede o avanço ainda mais rápido das erosões.

59 4.5 MONITORAMENTO DO USO DO SOLO

As mudanças no uso e ocupação do solo têm impactos no comportamento hidrológico

da bacia. As atividades antrópicas, como desmatamento, urbanização, agricultura, entre

outras, são responsáveis pela alteração e geração do escoamento superficial (CAMPANA;

EID; 2003).

As mudanças que ocorreram desde a década de 70 até os dias atuais são facilmente

visíveis (Figura 4.14 e Figura 4.15). Em 1973, já era visível a urbanização de quase toda a

bacia em estudo devido à área já pertencer ao plano original da cidade e ser ocupada desde os

primeiros anos da fundação da cidade, que ocorreu em 1947. Nota-se que a Av. Juscelino

Kubitschek ainda não havia sido construída e era utilizada outra via, localizada na parte norte

do bosque para ligar a Zona 02 à Zona 04. As ruas e avenidas ainda não possuíam arborização

tão significativa quanto atualmente. Outro detalhe a ser observado em 1973, em relação a

2010, era de que as casas possuíam maior área permeável e ainda havia vários terrenos

desocupados.

Figura 4.14 - Comparação entre duas imagens, sendo a da esquerda tirada em 1973 e a

da direita, em 2010 Fonte: Prefeitura Municipal de Maringá (1973); Google Earth (2010).

60

Figura 4.15 - Detalhe da parte acima do Bosque II, em comparação dos anos 1973

(esquerda) e 2010 (direita) Fonte: Prefeitura Municipal de Maringá (1973); Google Earth (2010).

Algumas das imagens aéreas que compõe a bacia do Córrego Cleópatra, do ano de

1989, não estavam disponíveis nos arquivos do setor de topografia da Prefeitura Municipal de

Maringá. As imagens que estão disponíveis, assim como a comparação com a imagem atual,

são mostradas na Figura 4.18.

Através da Figura 4.16, observa-se que no ano de 1989, diferentemente de 2010,

existiam lagoas de estabilização próximas a confluência do córrego Cleópatra com o córrego

Betty. A arborização é maior do que visto em 1973, mas ainda menor que 2010, além disso,

há também uma menor presença de vegetação ripária junto aos córregos. Observa-se que a via

que antigamente atravessava o bosque na sua parte norte fora desativada e quase que

totalmente tomada pela vegetação, ainda em 1989, o que também se pode notar na imagem de

2010, em que a via foi totalmente fechada.

61

Figura 4.16 – Comparação entre imagens dos anos 1989 e 2010, da região em estudo Fonte: Prefeitura Municipal de Maringá (1989); Google Earth (2010).

62 4.6 ESTIMATIVA DAS VAZÕES MÁXIMAS DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL DA

BACIA

As vazões máximas de escoamento foram determinadas pelo Método Racional e pelo

Método SCS-USDA ou Método Curva-Número. É de grande importância conhecer esses

valores para que seja dimensionada a rede de drenagem urbana e também para conhecer as

características da bacia em estudo (PINTO et al., 1976).

4.6.1 Método Racional

Ainda segundo Pinto et al. (1976), a aplicação do método racional resume-se na

aplicação da Equação 4.1, sendo um método bastante conveniente de ser utilizado, devido à

facilidade de obter os fatores a serem considerados na equação. Apesar disso, a equação

envolve diversas simplificações, não levando em conta, por exemplo, o armazenamento de

água na bacia e as variações da precipitação. Para minimizar os erros, recomenda-se o uso

apenas em bacias pequenas, de até 5km2.

(4.1)

Sendo:

Qmáx= vazão de projeto, em m3/s;

im = intensidade máxima de chuva, em mm/h;

A = área drenada da bacia, em km2;

C = coeficiente de escoamento superficial médio (adimensional).

O coeficiente de escoamento “C” caracteriza a razão entre a quantidade de água que

infiltra no solo e a quantidade que passa a ser escoada superficialmente. Existem fórmulas e

tabelas para encontrar o valor de “C” e depende das características do terreno que recebe a

precipitação. O valor do coeficiente de escoamento médio para toda a bacia contribuinte é

determinado através de uma média ponderada, de acordo com as partes constituintes da bacia

e o seu respectivo valor de “C” encontrado em tabelas na literatura (PINTO et al., 1976;

WILKEN, 1978).

Na aplicação do método racional, é necessário determinar o tempo de concentração, ou

seja, o tempo necessário para que a gota de chuva mais afastada contribua na vazão a ser

63 estudada. Esse valor pode ser determinado através de diversos métodos, entre eles o

“California Culverts Practice”, dado pela Equação 4.2.

(4.2)

Sendo:

tc= tempo de concentração, em minutos;

L = comprimento do talvegue, em km;

H = diferença de nível entre as cotas da seção de saída e o ponto mais alto da bacia,

em metros.

O tempo de retorno TR ou tempo de recorrência, é o grau de segurança conferido as

obras hidráulicas, sendo que há uma probabilidade P de que a vazão de projeto não exceda um

valor pré-determinado. Nem sempre esse valor é determinado facilmente, pois deve levar em

conta os danos que seriam causados por inundações e outros prejuízos causados pelas águas

em caso de falha do sistema de drenagem. Foi adotado o tempo de retorno de 10 anos para o

sistema de drenagem de águas pluviais, segundo DAEE/CETESB (1980).

Para a determinação das chuvas intensas na cidade de Maringá, foi utilizada a equação

proposta por Soares e Soares (2000). A equação, mostrada a seguir (Equação 4.3) é valida

para chuvas com tempo de duração de até 120 minutos.

(4.3)

Sendo:

im = intensidade máxima de chuva, em mm/h;

T = tempo de recorrência ou período de retorno, em anos;

td = tempo de duração da chuva, em minutos;

4.6.1.1 Aplicação do método

Primeiramente é necessário determinar o valor de “C” para a bacia hidrográfica do

Córrego Cleópatra. Com base em imagens de satélite da região, foram áreas observadas foram

classificadas em diversos usos de solo baseadas nas tabelas encontradas na literatura para os

valores do coeficiente de deflúvio.

64

Tabela 4.2 - Tipos de ocupação do solo, suas respectivas áreas e o valor do coeficiente de deflúvio "C" adotado para a bacia em estudo

Tipo de ocupação do solo Área (m2) Valor de “C”

Áreas centrais, densamente construídas, com ruas pavimentadas

410.404,62 0,85

Áreas adjacentes ao centro, com ruas pavimentadas e média densidade de

ocupação 1.896.317,90 0,75

Áreas residenciais com baixa densidade de ocupação

316.441,59 0,70

Áreas residenciais com casas isoladas 41.165,50 0,15

Praças 69.756,31 0,45

Terrenos livres e ajardinados, com solos argilosos e 2% < I < 7%

77.604,46 0,225

Zonas florestais e de vegetação densa 590.131,71 0,125

Tipo de ocupação do solo Valor de “C”

Áreas centrais, densamente construídas, com ruas pavimentadas

0,70 a 0,90

Áreas adjacentes ao centro, com ruas pavimentadas e baixa densidade de ocupação

0,50 a 0,70

Áreas residenciais com casas isoladas 0,25 a 0,50

Áreas suburbanas pouco edificadas 0,10 a 0,20

Matas, parques e campos de esportes 0,05 a 0,20

Solos pesados I < 2% 2% < I < 7% I > 7%

0,15 a 0,20 0,20 a 0,25 0,25 a 0,30

Quadro 4.2 - Valores de "C" (coeficiente de deflúvio do Método Racional) de acordo com a ocupação da área em estudo

Fonte: FERNANDES (2002).

Realizando o cálculo do valor de “C” para a bacia como um todo através de média

ponderada, encontra-se o valor de 0,6260.

Sendo o comprimento de talvegue de 3,01km e a diferença entre o ponto mais alto e o

mais baixo da bacia de 120m, o tempo de concentração é de 32,22 minutos, utilizando-se a

Equação 4.2.

65

Considerando-se o tempo de duração da chuva 32,22 minutos (tempo de concentração

da bacia), a intensidade máxima de chuva é de 57,58mm/h (através da Equação 4.3).

Substituindo-se todos os valores encontrados na Equação 4.1, tem-se um escoamento

superficial para toda a bacia de 34,07m3/s.

4.6.2 Método SCS-USDA ou Método Curva-Número

O método desenvolvido pelo U.S. Department of Agriculture Soil Conservation

Service (SCS), atualmente chamado de National Resources (NRCS) – foi desenvolvido em

1972 com o objetivo de converter os valores de precipitação em escoamento superficial,

baseando-se em estudos realizados nos Estados Unidos.

Segundo Pruski, Griebeler e Silva (2001) e Gupta (2011), o método leva em conta não

apenas os dados de precipitação, mas também se baseia nas propriedades, uso e umidade do

solo. Além disso, a precipitação total (Pt) pode ser dividida em três componentes (como visto

também na Figura 4.17):

• Infiltração inicial (Ia) é definida pelo volume que é interceptado e infiltrado antes de

iniciar-se o escoamento superficial. Através de estudos, constatou-se que a Infiltração

inicial “I a” corresponde a cerca de 20% da infiltração máxima no solo “S”.

• Infiltração (F) corresponde à infiltração que ocorre no solo após as infiltrações iniciais,

não contribuindo para o escoamento superficial;

• Escoamento superficial (Es) é dado pela Equação 4.4:

(4.4)

Baseado na observação de um grande número de chuvas foi desenvolvida a Equação

4.5, que descreve o escoamento superficial:

(4.5)

A infiltração máxima no solo, dada por “S”, expressa pela Equação 4.6:

(4.6)

66

Onde os valores numéricos têm função de ajuste de unidades. “CN” corresponde ao

número da curva que, segundo Mays (2010), é um valor adimensional entre 1 e 100, e leva em

conta as características do solo, como umidade, uso do solo e outros fatores que afetam a

infiltração e o escoamento superficial. Para superfícies impermeáveis, CN = 100, e para

superfícies não impermeabilizadas, CN < 100.

No caso de houver mais de um tipo, classe de uso ou cobertura do solo presente na

bacia, deve-se calcular a média ponderada considerando as áreas correspondentes.

A precipitação total recomendada a ser considerada para uso no método é aquela

correspondente ao total precipitado para determinado tempo de retorno e duração de

precipitação requerida (normalmente 6, 12 ou 24h), sendo determinado a partir de dados

pluviométricos.

Figura 4.17 - Componentes do método do número da curva

Fonte: Mays, 2010, adaptado pelo autor.

Os solos são divididos em quatro grupos, A, B, C e D, em que cada um apresenta

características próprias e produzem escoamentos diferentes. Segundo Hawkins et al. (2009) e

Tacci et al. (2006), os grupos de solo são:

• Grupo A: solos com alta capacidade de infiltração, porosos. Dentro desse

grupo estão os solos arenosos e os cascalhos profundos e bastante drenados

(taxa mínima de infiltração: > 7,62mm/h);

• Grupo B: são solos com moderada taxa de infiltração quando molhados, como

os siltes. Apresentam taxa mínima de infiltração entre 3,81 e 7,62mm/h;

67

• Grupo C: solos com baixa capacidade de infiltração quando completamente

molhados, constituído por partículas finas, como por exemplo, os solos argilo-

arenosos. Dificultam a movimentação da água de camadas superiores para as

inferiores, sendo que a taxa de infiltração mínima está entre 1,27 e 3,81mm/h;

• Grupo D: solos com baixa capacidade de infiltração quando molhados e alta

capacidade de geração de escoamentos. São constituídos de argila e possuem

taxa mínima de infiltração menor que 1,27mm/h.

O valor de “CN” é então dado por tabelas que levam em conta o uso e cobertura do

solo, vegetação e taxa de impermeabilização para cada grupo de solo (A, B, C ou D).

4.6.2.1 Aplicação do método

A área compreendida pela bacia do córrego Cleópatra não apresenta características

uniformes de uso e ocupação do solo. Nesta área, há grande urbanização com total

pavimentação das vias, mas também apresenta uma grande quantidade de áreas verdes a

serem consideradas. A fim de aplicar o Método da Curva-Número, a bacia foi dividida em

áreas com características semelhantes, considerando-se solo do Grupo D (argiloso) e com

condições médias de umidade antecedente.

Foram consideradas as zonas residenciais com lotes de até 1000m2 e zonas comerciais,

áreas de vegetação, praças, áreas verdes, canteiros centrais, passeios, ruas pavimentadas e não

pavimentadas, observando os mapas de Maringá e as imagens de satélite para determinação

das áreas.

Com o valor de CN é calculada a infiltração máxima no solo (S), expressa pela

Equação 6.6, encontrando um valor de 28,56mm. Assim, calcula-se Es, sendo que a

precipitação total (Pt) é dada pela chuva intensa ocorrida durante o tempo de concentração da

bacia (através da Equação 4.2), de 32,2 minutos sendo assim 30,92mm a precipitação total.

Substituindo-se na Equação 4.5, chegou-se a um escoamento superficial de 11,82mm.

Como esse escoamento superficial ocorre em uma chuva de 32,2 minutos, a intensidade do

escoamento é de 0,367mm/min ou 22,02mm/h. Considerando a área total da bacia, de

3,427km2, a vazão total do escoamento superficial é de 20,98m3/s.

68

Tabela 4.3 - Dados relativos à ocupação do solo e seus respectivos valores de CN, para o ano de 2010

Tipo de ocupação do solo Área (m2) Valor de CN

Áreas comerciais com

impermeabilização de 85% 199.930,44 95

Áreas residenciais, com lotes

de até 500m2 e com

impermeabilização de 65%

1.875.936,97 92

Ruas pavimentadas 454.924,70 98

Ruas não pavimentadas 7.164,63 89

Espaços abertos como

praças, jardins e canteiros

centrais, com até 50% da

área de grama

182.872,94 84

Campos e áreas verdes 84.466,77 78

Zonas florestais e de

vegetação densa

603.391,44

78

TOTAL 3.408.687,88 89,8931

Grupo Hidrológico Tipo de uso do solo/ Tratamento/Condições Hidrológicas

A B C D Uso Residencial

Tamanho médio do lote Até 500m2 1.000m2 1.500m2

% Impermeável

65 38 30

77 61 57

85 75 72

90 83 81

92 87 86

Estacionamentos pavimentados, telhados 98 98 98 98

Ruas e estradas: Pavimentadas, com guias de drenagem

Com cascalho De terra

98 76 72

98 85 82

98 89 87

98 91 89

69 Quadro 4.3 - Valores de CN utilizados no Método da Curva-Número (SCS) para os diferentes grupos de solos

Fonte: SCS (2004), adaptado pelo autor. (continua)

Áreas comerciais (85% de impermeabilização) 89 92 94 95

Distritos industriais (72% de impermeabilização) 81 88 91 93

Espaços abertos, parques e jardins:

Boas condições, com cobertura de grama maior que 75%

Condições médias, com cobertura de grama de até 50%

39

49

61

69

74

79

80

84

Campos e áreas verdes 30 58 71 78

Zonas florestais e de vegetação densa 36 60 73 79

Quadro 4.3 – Valores de CN utilizados no Método da Curva-Número (SCS) para os diferentes grupos de solos Fonte: SCS (2004), adaptado pelo autor. (continuação)

4.7 REDE DE DRENAGEM DO BOSQUE II

A rede de drenagem do Bosque II, no ano de 2000, passou por uma grande mudança a

fim de desviar as águas pluviais e despejá-las no córrego Cleópatra, ao sul do parque e à

jusante dos processos erosivos que ocorriam no interior do bosque devido aos despejos de

dessas águas. A Figura 4.18 ilustra a configuração dos coletores anteriormente a essa

mudança.

Após setembro de 2000, houve a reconfiguração dos coletores com a construção do

anel para desvio das águas. Os coletores C1, C2, C3, C4, C5 e C6 foram agrupados através do

anel, e lançados à jusante, próximos à passagem subterrânea do córrego na Avenida Juscelino

Kubitschek. Os coletores C8 e C9 foram agrupados ao C7 e as águas lançadas no córrego

através de um emissário, sem um dissipador de energia adequado. O coletor C10, que tem

fluxo constante, continua despejando as águas no parque e contribui para a ravina localizada

próxima a Avenida Paraná. Os coletores C11, C12, C13 e C14 foram agrupados em uma caixa

de ligação e lançados no interior do Bosque II, gerando uma nova ravina. O mesmo acontece

com os coletores C15 e C16, que foram agrupados e suas águas lançadas no interior do

parque. Os coletores C17 e C18 foram agrupados e lançados no córrego através de um

emissário com um dissipador de energia construído de forma irregular. O coletor 19 foi

deslocado à jusante da passagem da Avenida Juscelino Kubitschek, causando assoreamento

no córrego (ZAMUNER, 2001).

70

Figura 4.18 – Rede de drenagem da área em estudo, com coletores numerados, antes da construção do anel para desvio das águas em setembro de 2000

Fonte: Zamuner (2001).

Para a determinação da vazão captada por cada coletor, foi utilizado o mapa com a

rede de drenagem pluvial da área do ano de 2007, mostrado na Figura 4.19. A área

correspondente a cada coletor foi determinada considerando as curvas de nível de cinco em

cinco metros, com base no mesmo mapa utilizado para a delimitação da bacia.

O tempo de concentração para cada coletor foi calculado através da Equação 4.2 para

os coletores, considerando a diferença de cotas e o comprimento de talvegue de cada um

deles. As chuvas intensas foram determinadas através da Equação 4.3. O valor de “C” médio

utilizado foi de 0,6260, já determinado anteriormente para o ano de 2010, considerando toda

a ocupação do solo, a pavimentação, as áreas verdes e as áreas construídas.

A Tabela 4.4 mostra os valores de vazão encontrados para cada coletor no ano de

2010.

71 Tabela 4.4 – Dados de cada coletor para cálculo da vazão lançada no interior do bosque

para o ano de 2010

Coletores Agrupados

Área (km²)

Comprimento (km)

Diferença de cota

(m) tc (min) i (mm/h) Q (m3/s)

C1, C2, C3, C4, C5 e C6

0,52 1,32 26,1 22,359 76,95 7,01

C7, C8 e C9 0,28 0,99 15,7 19,493 85,14 4,20 C10 0,11 0,66 9,9 14,570 103,89 1,99

C11, C12, C13 e C14

0,64 1,35 48,0 18,103 89,74 10,00

C15 e C16 0,51 1,35 53,0 17,420 92,17 8,12 C17 e C18 0,31 0,74 26,0 11,498 120,17 6,45

C19 0,10 0,82 45,0 10,501 126,55 2,30

Após essas mudanças, os 19 coletores existentes no Bosque II foram reduzidos para

sete pontos de descarregamento de águas, porém continuaram a contribuir para a erosão do

local, principalmente os coletores provenientes da Avenida Paraná, Avenida Silva Jardim e

Rua Cerqueira César, que lançam suas águas no interior do parque. A Figura 4.20 mostra a

configuração do Bosque II e os lançamentos de água para o ano de 2010.

4.8 ESTIMATIVAS FUTURAS

Conhecendo o uso e ocupação do solo atual e no passado, pode ser feita uma

inferência dos valores de impermeabilização do solo para os próximos 40 anos, ou seja, para

2050. As imagens de satélite e fotos aéreas da região permitem que sejam feitas as estimativas

desse valor para os anos de 1973, 1989, 2000 e 2010.

Observando a imagem aérea de 1973, percebe-se que a bacia era composta em sua

maioria de áreas residenciais, com menor densidade de ocupação do que atualmente. As casas

possuíam maiores áreas permeáveis. No ano de 1973, havia 317.391,06m2 de pavimentação,

considerando-se até o final do mandato do prefeito Adriano José Valente, em 1972, como

visto na Figura 4.21. Essa quantidade de área pavimentada corresponde a 70,76% da área

atualmente pavimentada. Com a imagem aérea da área, foi estimado um valor de “C” para

1973 de 0,4559, considerando-se um menor grau de urbanização para as áreas residenciais e

comerciais, alguns terrenos desocupados e uma maior quantidade de vegetação ao sul do

Bosque II.

72

NÃO IMPRIMIR

Figura 4.19 - Rede de drenagem da bacia, com destaque para os coletores que deságuam no Bosque II

SERÁ IMPRESSO NO AUTOCAD – TAMANHO A3

73 Não imprimir

Figura 4.20 – Configuração dos coletores no Bosque II para o ano de 2010 SERÁ IMPRESSO NO AUTOCAD

NÃO IMPRIMIR

74

Figura 4.21 – Evolução da pavimentação e suas áreas correspondentes

Fonte: Prefeitura Municipal de Maringá (2007), adaptado pelo autor. AUTOCAD

75

Na imagem de 1989, observa-se uma maior taxa de ocupação da bacia, sendo a maior

parte constituída por zonas residenciais. Nesse ano, a pavimentação já correspondia a 95,28%

da pavimentação do ano de 2010, contabilizando-se até o final do mandato do Prefeito Said

Felício Magalhães (1988). Com base na imagem de 1989 (Figura 4.16), foi estimado um valor

de “C” de 0,5051.

O coeficiente de deflúvio da bacia para o ano de 2000 foi determinado por Zamuner

(2001), sendo de 0,52.

Conhecendo os valores de “C” para a área em estudo, constrói-se um gráfico

relacionando esses valores com o ano correspondente, a fim de obter uma relação entre esses

dados. A Tabela 4.5 relaciona os valores de “C” utilizados na estimativa

Tabela 4.5 - Valores de "C" para os anos de 1973, 1989, 2000 e 2010

Ano Coeficiente de deflúvio

(“C”)

1973 0,4559

1989 0,5051

2000 0,52

2010 0,6260

Figura 4.22 - Gráfico relacionando o coeficiente de deflúvio e os anos correspondentes, com equação da linha de tendência

76

Através do gráfico e da equação de tendência que melhor se ajustou aos pontos foi a

equação polinomial de ordem dois, mostrada na Figura 4.22, com coeficiente de correlação de

0,9703 e coeficiente de determinação de 0,9416.

Com a equação gerada, encontra-se o valor de “C” de 1,1185 para o ano de 2050.

Como não é possível haver valores de coeficiente de deflúvio superiores a um, adota-se um

valor de 0,90, pois sempre haverá áreas permeáveis, por maior que seja a urbanização da área.

Além disso, o Bosque II contribui significativamente para as áreas verdes e permeáveis da

bacia, além da arborização dos canteiros centrais e praças.

.

77

5 CONCLUSÃO

Após o estudo da bacia hidrográfica do Córrego Cleópatra, suas características físicas

e hidrológicas e também das estimativas das vazões pelos dois métodos, conclui-se que o

Bosque II ou Parque Florestal dos Pioneiros sofre com as conseqüências causadas pela

urbanização. A impermeabilização da área, mesmo apresentando um número significativo de

áreas verdes, é a maior causadora do aumento do escoamento superficial, que é despejado no

interior do Bosque II pelas galerias de águas pluviais. A velocidade e vazão com que as águas

são lançadas e a falta de estruturas de dissipação de energia faz com que cada vez mais o

problema de erosão se agrave, devendo ter um acompanhamento técnico e melhora no

gerenciamento ambiental por parte da Prefeitura Municipal de Maringá.

O estudo do relevo mostrou que a área não apresenta grandes variações de altitude

(diferença de 120 metros entre o ponto mais alto e o mais baixo), porém em alguns pontos a

declividade é mais acentuada, principalmente próximo ao curso d’água (acima de 20%),

evidenciando a necessidade de proteção da mata ciliar nessa região.

O coeficiente de compacidade de 1,11 mostra que a bacia é susceptível a enchentes

devido ao seu formato arredondado, o que faz com que a água escoe mais rapidamente até o

curso d’água e também aumente a probabilidade de que um evento de chuva atinja toda a

bacia. O mesmo acontece com o fator de forma de 1,54, um valor alto, mostrando que a

possibilidade de ocorrer chuvas intensas cobrindo toda a sua extensão simultaneamente é

maior que em bacias de mesma área, mas com fator de forma menor.

As vazões descarregadas no Bosque II e no Córrego Cleópatra são significativas e

causam grandes prejuízos à natureza do local. As feições erosivas que surgiram devido às

águas lançada sem os devidos cuidados se agravam a cada chuva, como já comprovado por

Zamuner (2001). Além disso, a poluição difusa trazida pelas águas agrava ainda mais a

degradação do local.

A bacia como um todo, gera um escoamento superficial calculado pelo Método

Racional de 34,07m3/s e de 20,98m3/s através do Método Curva-Número. Essa diferença entre

os dois métodos acontece devido à simplicidade do Método Racional, que leva a um valor

“super dimensionado”. O Método Curva-Número, por levar em consideração outros fatores

como o tipo de solo e a umidade em que se encontra, fornece um valor de vazão de

escoamento superficial mais preciso.

78

O lançamento das águas pluviais coletadas pelo sistema de drenagem urbana em

corpos d’água é essencial para evitar alagamentos e outros problemas causados pelas chuvas

excedentes. O que deve ser questionado é a forma como isso é feito, seja na captação e

lançamento das águas. Apenas a instalação de dissipadores nas extremidades dos coletores

que deságuam no parque não conteria o problema, pois o volume de águas é muito grande.

Seria necessária a construção de outro anel que coletasse as águas e as jogasse à jusante, no

córrego, como já foi feito com a maioria dos coletores. Dessa maneira, as ravinas se

estabilizariam, mas ainda seria necessária uma revitalização do parque.

Entretanto, apenas o controle das águas pluviais lançadas no interior do bosque não é a

solução para os problemas causados pela urbanização. Seria necessário fiscalizar as taxas de

impermeabilização do solo, determinadas por lei e muitas vezes não são respeitadas, proibir e

fiscalizar o lançamento de esgoto clandestino que é lançado também dentro do parque e fazer

a sua revitalização. As medidas não-estruturais poderiam ser adotadas também, como o

aumento das áreas permeáveis e maior proteção da vegetação ripária.

As estimativas futuras da taxa de urbanização e impermeabilização do solo para o ano

de 2050 mostram que a bacia apresenta tendências de crescimento da urbanização,

especialmente na verticalização, com a construção de edifícios residenciais e comerciais.

Observando-se fotos antigas aéreas de décadas passadas e atuais, chegou-se a um valor de “C”

(coeficiente de deflúvio) de 1,1185, porém foi adotado o valor de 0,90 para 2050, sendo este

um valor alto para um coeficiente de deflúvio. É necessário levar em consideração que como

a área do Bosque II será mantida no ano de 2050, a área correspondente a ele não terá

aumento no coeficiente de deflúvio, por isso foi adotado o valor para toda a área de 0,90.

Contudo, esse aumento para o coeficiente de deflúvio será percebido na vazão do escoamento

superficial, sendo necessário adotar medidas estruturais e não-estruturais para que a área

esteja preparada para receber grandes vazões, através do sistema de drenagem urbano, ou

então com medidas que diminuam o escoamento superficial, como o aumento da infiltração

no solo (através de legislação, calçadas ecológicas, telhados verdes, por exemplo).

Como sugestão de pesquisas futuras, sugere-se o estudo de outros efeitos da

urbanização com a poluição difusa na bacia do Córrego Cleópatra, a medição das vazões reais

descarregadas no parque e a avaliação da qualidade da água do córrego.

79

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85

7 GLOSSÁRIO

A fim de permitir melhor compreensão do tema, alguns termos técnicos usados no

decorrer deste trabalho devem ser esclarecidos:

• Chuva excedente: são as chuvas que efetivamente contribuem para o

escoamento superficial, sendo normalmente captadas pela rede de drenagem

urbana. É a precipitação total excluindo-se o que foi interceptado e infiltrado

no solo (CARVALHO; SILVA, 2006).

• Deflúvio: assim como chuva excedente, é o volume de água que escoa em uma

determinada área, devido a uma chuva torrencial.

• Runoff: em inglês, runoff significa escoamento, tendo a mesma definição de

deflúvio.

• Coeficiente de deflúvio ou coeficiente de runoff ou coeficiente de escoamento

superficial (C): é definido como sendo a razão entre o volume de escoamento

superficial e o volume total precipitado. É usado no Método Racional, sendo

que o valor de “C” varia de acordo com o uso do solo (GARCEZ; ALVAREZ,

2002).

• Ravina: é um tipo de erosão do solo causado pela água, em que estão

envolvidos vários fatores, como as características do solo, vegetação, fatores

climáticos e topográficos e o uso do solo. O fluxo d’água, percorrendo

caminhos preferenciais, origina sulcos no solo que evoluem para ravinas,

podendo ter profundidade variada. Quando atingem o lençol freático, surgem

as voçorocas, que possuem grandes dimensões (IPT, 1990).

• Evapotranspiração: é o conjunto de processos físicos e fisiológicos que causam

a transformação da água já precipitada em vapor. É influenciado pelo vento,

temperatura, entre outros fatores. (GARCEZ; ALVAREZ, 2002).

• Duração da chuva ou tempo de concentração (tc): é o tempo gasto para que toda

a área da bacia passe a contribuir para a vazão da sessão principal. Existem

diversas equações e métodos para essa determinação, entre eles a equação de

Kirpich e Ven Te Chow, sendo necessário fazer uma análise a fim de escolher

a equação mais adequada à área em estudo (CARVALHO; SILVA, 2006).

• Tempo de recorrência ou retorno (TR): é o tempo médio em que uma

determinada vazão é superada pelo menos uma vez. É medido normalmente em

86

anos, sendo que se deve levar em conta a segurança da estrutura na escolha de

“TR” (CARVALHO; SILVA, 2006).