Regulao das guas pluviais urbanas

Carlos E. M. Tucci e Adalberto Meller Instituto de Pesquisas Hidrulicas Universidade Federal do Rio Grande do Sul Caixa

Postal 15029CEP 91501-970 Porto Alegre, RS tucci@iph.ufrgs.br

RESUMO O impacto observado nas cidades brasileiras nas guas pluviais em

decorrncia da urbanizao tem reduzido a qualidade de vida da populao e comprometido o meio ambiente. O poder pblico tem sido ineficiente na preveno e gesto deste problema, tendo como resultado a transferncia de custos e responsabilidades do privado para o pblico em cada novo empreendimento.

Este artigo analisa a relao entre a gesto dos recursos hdricos que prev a bacia hidrogrfica como unidade de gesto e a cidade como unidade local de gesto urbana, as medidas potenciais de regulao dentro do municpio das guas pluviais necessrias preveno dos impactos e a transferncia de responsabilidades. Esta anlise discute as tendncias e prticas internacionais e do Brasil, visando a busca de uma real sustentabilidade de longo prazo. Palavras-chave: legislao, guas pluviais, gerenciamento da drenagem urbana,guas urbanas. INTRODUO O desenvolvimento urbano a fonte de vrios impactos no meio ambiente e sobre a populao devido ao: (a) aumento das inundaes pela impermeabilizao e canalizao; (b) eroso do solo e assoreamento dos rios pela acelerao do escoamento; (c) deteriorao da qualidade da gua dos mananciais superficiais e subterrneos (Tucci, 2002). Parte importante das fontes dos impactos difusa como a carga do esgoto domstico no pluvial ou vice-versa (quando existe sistema separador), a contaminao das guas pluviais e subterrneas, resduos como lixo, entre outros. A identificao da fonte e do causador do impacto na poluio difusa tem alto custo e nem sempre vivel, o que dificulta a gesto dos recursos hdricos. Os impactos resultantes so, entre outros: a desvalorizao das propriedades, freqentes prejuzos materiais e humanos, doenas e deteriorao do meio ambiente. Estes impactos resultam numa visvel reduo da qualidade de vida da populao. Neste cenrio uma parte da populao ao ocupar o seu espao, geralmente a montante, est recebendo

subsdio de outros (que sofrem os impactos) a jusante. Da mesma forma ao no ter controlado os citados impactos a populao est recebendo um subsdio do meio ambiente. O poder pblico ao aprovar estes projetos fica sujeito a aes de perdas e danos e, quando implementa obras com fundos da arrecadao geral do municpio est transferindo o nus do privado para o pblico. A legislao ambiental brasileira prev a licena ambiental para novos empreendimentos especficos, mas no considera o efeito conjunto dos impactos da urbanizao. A lei de recursos hdricos do Brasil (9.433 de janeiro de 1997) prev o domnio e a gesto federal e estadual, mas no define a funo do municpio, onde este impacto gerado. Este artigo trata de buscar respostas tcnicas para estas indefinies. GESTO DA BACIA E DA CIDADE Espaos A gesto das aes dentro do ambiente urbano pode ser definida de acordo com a relao de dependncia da gua atravs da bacia hidrogrfica ou da jurisdio administrativa Municipal, Estadual ou Federal. A

gesto dos recursos hdricos realizada atravs da bacia hidrogrfica, no entanto a gesto do uso do solo realizada (Tucci, 2002 e 2005) pelo municpio ou grupo de municpios em uma regio Metropolitana. A gesto pode ser realizada de acordo com a definio do espao geogrfico externo (bacia hidrogrfica) e interno a cidade (municpio).

Os Planos das bacias hidrogrfica tem sido desenvolvido para grandes bacias (> 3.000 km2). Neste cenrio existem vrias cidades que interferem umas nas outras transferindo impactos. O Plano da bacia dificilmente poder envolver todas as medidas em cada cidade, mas devem estabelecer os condicionantes externos as cidades como a qualidade de seus efluentes, as alteraes no hidrograma (quantidade), que visem evitar a transferncia de impactos. O ambiente interno da cidade gerido pelo municpio para atender os condicionantes externos previstos no Plano de Bacia e os internos, evitando inundao, eroso, resduos e a contaminao da gua nos rios e aqferos. Na tabela 1 so apresentados os gestores e instrumentos destes espaos.

A construo global desta estrutura de gesto esbarra em algumas dificuldades: (a) Limitada capacidade dos municpios para desenvolverem a gesto; (b) O sistema de gesto das bacias ainda no uma realidade consolidada em todo o pas; (c) Reduzida capacidade de financiamento das aes pelos municpios devido ao alto nvel de endividamento. No primeiro caso, a soluo passa pelo apoio estadual e federal atravs de escritrios tcnicos que apiem as cidades de menor porte no desenvolvimento de suas aes de planejamento e implementao. O segundo depender da transio e evoluo do desenvolvimento da gesto no pas. O terceiro depender fundamentalmente do desenvolvimento de um programa a nvel federal e mesmo estadual com um fundo de financiamento para viabilizar as aes.

Gerenciamento de bacias urbanas compartidas

Grande parte das cidades possui uma bacia hidrogrfica comum entre si. Geralmente existem os seguintes cenrios: (a) um municpio est a montante de outro; (b) o rio divide os municpios (figura 1).

O controle institucional das guas urbanas, que envolve pelo menos dois municpios, pode ser realizado pela: (a) legislao municipal adequada para cada municpio; (b) legislao estadual que estabelea os padres a serem mantidos nos municpios, de tal forma a no serem transferidos os impactos; (c) distritos de Drenagem, onde cada Distrito engloba um ou mais municpios sob normas comuns quanto a gesto territorial relacionada com os elementos das guas urbanas.

Estes entendimentos podem ser realizados dentro do comit da bacia e a regulamentao setorial atravs dos Planos Estaduais. Quando forem desenvolvidos os Planos das Bacias que envolvam mais de um municpio, deve-se buscar acordar aes conjuntas com estes municpios para se obter o planejamento de toda a bacia.

Os problemas atualmente existentes podem ser resumidos nos seguintes cenrios: Nas regies metropolitanas comum a existncia de bacias hidrogrficas com grande predominncia de urbanizao que ultrapassa os limites da cidade. Nestes casos a transferncia de impactos entre as cidades muito grande. Por exemplo, uma cidade a montante que canaliza seu escoamento para jusante seguramente ir aumentar as inundaes na cidade de jusante, da mesma forma que a poluio industrial ou esgoto sem tratamento. Para evitar essa situao no existe mecanismo legal;

No caso de municpios que se encontram em margens opostas, mesmo que um deles adote medidas legais para gesto de sua parte da bacia,

a outra margem continuar causando impactos a jusante, o que inviabiliza uma soluo sustentvel. Neste caso, somente possvel o desenvolvimento de medidas sustentveis de longo prazo por meio de estabelecimentos de mecanismos legais a serem exigidos dos projetos quando da sua aprovao em ambas cidades.

Figura 1 Relaes bsicas entre municpios.

Potenciais medidas de controle externo s reas urbanas

O mecanismo previsto nas

legislaes de recursos hdricos para o gerenciamento externo das cidades

o Plano de Recursos Hdricos da Bacia. No entanto, no referido Plano dificilmente ser possvel elaborar o Plano Integrado de guas Urbanas (Abastecimento, Esgotamento Sanitrio, Drenagem Urbana e Resduos Slidos) de cada cidade contida na bacia. O Plano da bacia deveria estabelecer as metas que as cidades devem atingir para que o rio principal e seus afluentes atinjam nveis ambientalmente adequados de qualidade da gua, tendo como meta o enquadramento do rio na classe de uso.

EFEITO DA URBANIZAO A urbanizao tem efeitos adversos sobre o ciclo hidrolgico. A maior parte desses efeitos tem origem direta no aumento das superfcies impermeveis, que diminuem a capacidade de infiltrao, reteno e evapotranspirao e aumentam a eficincia hidrulica da bacia urbana. Os impactos do desenvolvimento so sentidos na: rede de drenagem na cidade e seu aqfero e a jusante nos rios.

Tabela 1 - Espao de Gesto das guas urbanas. Espao Domnio Gestores Instrumentos Caractersticas

Bacia1 Estado ou Governo Federal

Comit e Agncias Plano de bacia

Gesto da quantidade e qualidade da gua nos rios da bacia hidrogrfica, evitando a transferncia de impactos.

Municpio2 Municpio ou

Regio Metropolitan

a Municpio

Plano Diretor urbano e Plano integrado de Esgotamento,

Drenagem Urbana e Resduos Slidos.

Minimizar os impactos de quantidade e qualidade dentro

da cidade, nas pequenas bacias urbanas evitando

transferir impactos para os rios.

1 bacias de grande porte (> 1000 km2); 2 rea de abrangncia do municpio e suas pequenas sub-bacias de macrodrenagem (< 50 km2). Os valores de reas so indicativos e podem se alterar para cidades de grande porte.

As alteraes no desenvolvimento urbano orientado pelo Plano Diretor da cidade ou pela espontnea expanso da cidade. A vegetao natural removida e nivelada as depresses naturais do terreno, o que diminui a interceptao e o armazenamento da chuva. Com a remoo da camada superior do solo e a compactao da camada sub-superficial ocorre o

aumento do escoamento superficial (State of Georgia, 2001). Os sedimentos so produzidos em grande quantidade (Tucci, 2003). Precipitaes freqentes, com dois anos de perodo de retorno j so suficientes para desagregao e carreamento do solo desprotegido. Este fenmeno ocorre devido ao efeito da energia da chuva sobre superfcies

durante a construo (canteiro de obras) e da velocidade acelerada a jusante de estradas, condomnios e reas fortemente urbanizadas sem um projeto de drenagem adequado que dissipe energia a jusante. Quando as construes j esto consolidadas com residncias, reas comerciais, estacionamentos e outras superfcies impermeveis, a impermeabilizao em larga escala reduz sensivelmente a infiltrao, aumentando o volume escoado superficialmente, as vazes de pico e como resultado a freqncia de inundaes. Estas condies quantitativas aceleram o escoamento causando eroso e o ravinamento a jusante das reas impermeveis. Ocorre tambm a diminuio da infiltrao de gua no solo a diminuio da recarga de gua do aqfero, que mantm a vazo nos crregos nos perodos de estiagem. Nessa etapa ainda ocorre a diminuio da produo sedimentos e o aumento a produo de resduos slidos domsticos (lixo) na bacia. Devido deficincia da coleta de lixo, especialmente nas periferias. Este resduo acaba por obstruir as redes de microdrenagem e macrodrenagem, potencializando os efeitos das inundaes. A lavagem de superfcies como telhados, estacionamentos e regies industriais na bacia contamina a qualidade da gua e a perda da camada superior do solo na bacia remove um valioso mecanismo de filtragem do escoamento. Esses impactos podem ser reunidos em quatro grupos principais (State of Georgia, 2005, State of Massachusetts, 1997 e State of Connecticut, 2004): a) Mudana na vazo dos rios: Aumento do volume, das vazes de pico e da velocidade; Diminuio do tempo de concentrao; Aumento da freqncia e magnitude dos eventos de calha cheia (TR=1,5~2anos). Esses eventos so chamados de calha cheia (bankfull events) e so os responsveis por moldar a seo transversal dos rios; Diminuio da vazo de base, devido a diminuio a

reduo da recarga. b) Mudana na Geomorfologia dos rios: As mudanas quantitativas do escoamento afetam diretamente a morfologia, geometria e as caractersticas dos crregos, rios e ravinas. Alguns dos impactos so (figura 2): Alargamento da seo transversal e eroso das margens; Aprofundamento do leito dos cursos dgua; Desaparecimento da vegetao riparia, que se concentra ao longo das margens dos rios; assoreamento em sees de baixa velocidade; Ampliao dos limites da plancie de inundao (TR=100 anos).

Figura 2 Modificaes nas caractersticas fsicas do crrego devido ao desenvolvimento da bacia (State of Gergia, 2001). c) Impactos no Habitat Aqutico: Devido s modificaes apresentadas nos itens anteriores, h uma diminuio na diversidade do habitat dos corpos dgua. Os impactos incluem: Degradao da estrutura do habitat; Reduo da vazo de base; Aumento da temperatura dos rios; Declnio em abundncia e biodiversidade. d) Impactos na Qualidade da gua: A degradao da qualidade da gua em bacias urbanas comea simultaneamente ao desenvolvimento da bacia. A eroso das reas em construo leva grande quantidade de sedimentos aos canais. Alm de aumentar a carga e introduzir novas fontes de poluentes, a urbanizao produz reas impermeveis que acumulam poluentes nos perodos entre os eventos de chuva. Esses poluentes so lavados

das superfcies e rapidamente so direcionados aos sistemas hdricos. Outras fontes importantes de poluio no ambiente urbano so as ligaes clandestinas de esgotos, efluentes de fossas spticas, vazamentos de tanques de combustvel enterrados, estabelecimentos de lavagem de automveis e oficinas que contribuem para o aumento das cargas poluidoras transportadas pelas redes de drenagem urbana. Os principais poluentes e seus impactos so (State of Georgia, 2001 e State of Minnesota, 2005): Reduo de oxignio dissolvido (OD); Enriquecimento por nutrientes (N e P); Hidrocarbonetos: leos,graxas e os combustveis em geral contm compostos que podem ser carcinognicos, causar tumores ou mutao em certas espcies de peixes; Contaminao microbiana: O nvel de bactria, vrus ou outros micrbios proveniente das conexes ilcitas de esgoto; Materiais Txicos: Compostos como metais pesados como cobre, nquel, zinco e cdmio podem intoxicar organismos e se acumular na cadeia alimentar prejudicando a sade da populao; Lixo: Gera um ambiente desagradvel para convivncia e diminui o valor recreacional e paisagstico dos cursos.

Tabela 2 - Fases da Drenagem urbana

Fases Principal medida Conceito At 1970 Canalizao

Transferncia de impacto

1970 -1990

Amortecimento para Reduo da Vazo de

Pico

Corretiva da urbanizao

1990 > Infiltrao, Reduo e

tratamento do Volume

Sustentvel nos novos

empreendimentos

REGULAO DAS GUAS PLUVIAIS NA

CIDADE

Fases da gesto e controle na cidade Desde a dcada de 70 muitos pases (Estados Unidos, Frana, Inglaterra, Austrlia, entre outros) identificaram os aspectos

insustentveis do desenvolvimento urbano (veja tabela 3) que os projetos hidrulicos de drenagem pluviais eram insustentveis quando transferiam o escoamento o mais rpido possvel para jusante com o aumento do efeito das reas impermeveis. At o final dos anos 80 estes pases passaram a planejar os controles atravs da legislao, corrigindo os impactos existentes atravs do uso de amortecimento e fazendo com que o pico do hidrograma voltasse s condies de pr-desenvolvimento sem transferir o impacto da urbanizao. Na dcada 90 passaram a recuperar as condies de funcionamento natural da bacia e algumas cidades procuraram incentivar o uso de dispositivos de infiltrao e evapotranspirao do escoamento (na tabela 2). Exemplos desses dispositivos so: planos de infiltrao, pavimentos permeveis, trincheiras de infiltrao, biorreteno, telhados verdes entre outros. Tabela 3 Histrico do controle nos Estados Unidos O Clean Water Act (CWA) de 1972, estabeleceu um marco, iniciando uma mudana na viso do controle da poluio dos recursos hdricos no pas. O enfoque inicial era controlar a poluio de fontes pontuais provenientes de industrias e redes de esgoto cloacal municipais, de modo que as guas do pas pudessem ser utilizadas para pesca, recreao da populao alm da conservao da vida selvagem. Na dcada de 90 a US-EPA comeou a aplicar os objetivos do CWA para a drenagem urbana atravs da regulao da disposio de efluentes nos corpos receptores atravs de um programa de permisso conhecido como National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES). A fase I do NPDES, em 1990, focou fontes de poluio originrias de mdios e grandes sistemas de drenagem tipo separador absoluto em cidades ou condados com mais de 100.000 habitantes, alm de 11 categorias de atividades industriais, o qual incluram atividades de construo com reas maiores que 2 ha. A fase II do NPDES, publicada em 1999, foi alm, e exigiu a permisso para sistemas de drenagem tipo separador absoluto de pequenas cidades e atividades

Tabela 4 - Processos de regulao na drenagem urbana

de construo com reas entre 0,4 e 2 ha. Para alcanar os objetivos da ltima fase NPDES e de outros programas como o National Flood Insurance Program, os estados desenvolveram guias tcnicos de orientao, no regulatrios, para apoiar as jurisdies locais no estabelecimento das regulaes e auxiliar empreendedores e a comunidade a cumpri-las (State of Minnesota, 2005, State of Georgia, 2001 e State of Connecticut, 2004).

Parmetro regulao Metas Controle de pico (Qp)

Manter a vazo mxima de pr-desenvolvimento

Controle do pico, da

qualidade da gua (QA) e eroso(E)

Anterior + reduo da carga da gua pluvial (~80%) + controle da eroso pluvial

Anterior + LID/WSUD/SUDS

Anterior + mecanismos de incentivo para o desenvolvimento sustentvel

A regulao entendida aqui como os mecanismos de induzir a prticas sustentveis pelo poder pblico, no caso municipal. Esse processo pode ser realizado atravs de legislao especfica do tipo comand-control que exige condies mnimas de implantao, denominado aqui legislao para drenagem e guias de prticas recomendveis atravs de incentivos econmicos ou no de desenvolver prticas sustentveis.

As regulamentaes mais atuais

buscam uma soluo ambientalmente sustentvel para os novos empreendimentos seja em nvel de lote ou loteamento. Para atingir este objetivo necessrio o gerenciamento integrado da infra-estrutura urbana, iniciando-se pela definio da ocupao do espao com preservao das funes naturais como a infiltrao, evapotranspirao e a rede natural de escoamento. Este tipo de desenvolvimento tem recebido a denominao de Better Site Design (BSD)/Conservation Design (CD)/Low

Observou-se que as medidas de regulao para atender as fases citadas na tabela 2 ocorreram como apresentado na tabela 4. Inicialmente o principal problema eram as freqentes inundaes devido ao Impact development (LID) nos Estados Unidos e Nova Zelndia, Water Sensitive Urban Design (WSUD) na Austrlia e Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) no Reino unido. Neste caso, a implantao destas prticas tem sido recomendada, com base na reduo de custo da implantao e no necessariamente atravs de legislao especfica. Para isto foram elaborados alguns manuais para orientar o seu uso. Nos Estados Unidos esses tipos de desenvolvimento vem sendo utilizado de modo a complementar outros tipos de controle (reservatrios de deteno/ reteno)(City of Houston, 2001).

evidente efeito da impermeabilizao e canalizao. Para evitar que as inundaes continuassem a ocorrer as cidades passaram a exigir (legislao) que a vazo mxima de cada novo empreendimento fosse menor ou igual a de pr-desenvolvimento. Esta nfase variou com a magnitude do empreendimento e os mecanismos legais adotados. Na Austrlia a nfase ocorre em nvel de lote, enquanto nos Estados Unidos a nfase foi na regulao de empreendimentos como loteamentos.

Os outros impactos devido a urbanizao no eram controlados (qualidade da gua pluvial e eroso), pois o controle do pico no garantia o controle destes fatores. Como estes impactos ocorrem devido s chuvas freqentes e no necessariamente devido as extremas. As legislaes mais recentes impem critrios para este controle (item seguinte).

Tendncia de Regulao do Desenvolvimento Sustentvel

Cinco grandes grupos de metas tm sido selecionados, relacionadas com as fontes dos impactos. O

objetivo principal reproduzir a hidrologia de pr-ocupao da bacia atravs do controle de todo espectro de freqncia de eventos de chuva. O espectro de freqncia dividido em cinco zonas de gerenciamento, baseadas em suas freqncias de ocorrncia: Recarga do aqfero; Qualidade da gua; Proteo dos rios; Controle das Inundaes da Drenagem Urbana; Controle das Inundaes Extremas. Na figura 3 e tabela 6 so apresentadas as relaes entre os impactos e controles. As inundaes extremas no so tratadas neste artigo. Recarga do Aqfero: Essa regulao visa manter a volume anual de recarga do aqfero da bacia na situao de pr-desenvolvimento, atravs da captura e infiltrao do escoamento. O objetivo principal manter os nveis do aqfero, a vazo de base nos crregos e os nveis de umidade nos banhados. Para definio do volume de infiltrao os mtodos se baseiam no tipo de solo, volume anual de precipitao e na porcentagem de rea impermevel do local. O mtodo o volume de recarga por unidade de rea (m3/ha) pode estimado com base nos grupos de solos por (State of Massachusetts, 1997; State of Vermont, 2002; State of Connecticut, 2004; State of Maryland, 2000):

Vra = 10.R.(I/100) (2) onde: R (mm) a recarga do aqfero e I (%) a rea impermevel no caso de novos desenvolvimentos e o aumento da rea impermevel para locais que estejam sendo novamente ocupados. O valor de R pode ser estimado pela tabela 4 que relaciona o tipo de solo com a recarga mdia anual. Tabela 5 Altura de Recarga do Aqfero (MADEP apud State of Connecticut,2004) Tipo de Solo (SCS)

Recarga Mdia Anual mm/ano

Recarga mm

A 457 10 B 305 6

C 152 3 D 76 0

Para alcanar a meta de recarga podem ser utilizadas medidas de controle como trincheiras de infiltrao, biorreteno, valos gramados, pavimentos permeveis e tambm de tcnicas de planejamento do local (LID/BSD/CD). Os reservatrios no so os dispositivos mais apropriados para a recarga do aqfero, pois normalmente so projetados com fundos impermeveis ou tem sua capacidade de infiltrao no solo significativamente reduzida devido acumulao do sedimento fino (State of Connecticut, 2004). Qualidade da gua: A regulao sobre qualidade da gua visa o tratamento da qualidade da gua pluvial para evitar a poluio e a vida dos sistemas aquticos. O objetivo o tratamento da qualidade considerando os diferentes tipos de poluentes observados na qualidade da gua pluvial.

Algumas metas devem ser traadas para caracterizar este objetivo. A prtica americana atravs da EPA identificou que tratando uma parcela dos slidos suspensos do escoamento pluvial o objetivo de reduzir a carga em 80% do escoamento pluvial atingida (U.S.EPA,1993). A definio pode ser estabelecida com base em um valor limite de precipitao ou um tempo de retorno desta precipitao nesta regulao. A regulao adotada pela EPA estabelece que tratando o escoamento pluvial gerado pela precipitao correspondente a 2 anos de tempo de retorno e durao de 24 horas esta meta atingida. Outros autores mostraram que com tempo de retorno menor esta mesma meta pode ser atingida (Roesner, 1991 e Pitt, 1989).

Estas condies dependem da freqncia e da intensidade da precipitao no local. WDNR (1997) encontrou que precipitaes entre 31,8 e 36,8 mm por dia so adequadas para atingir a meta de reduzir a carga em 80%. Na regulao recomendada para o estado da Georgia

este valor de 30,8 mm, correspondendo a tratar 85% das cheias do ano. Na maioria dos estados esse valor igual a 90%. Nas localidades onde as precipitaes so pouco intensas a tendncia dos valores diminurem, aumentando para totais altos e poucos freqentes.

Esses valores foram estabelecidos porque se verificou que a carga poluente resultado de eventos pequenos e freqentes ao longo do ano (Schueler, 1987, State of Wiscosin, 2000, State od Connecticut, 2004, State of Georgia, 2001). Portanto, tratando a maioria dos eventos freqentes a carga sobre o sistema fluvial diminui. Infiltrando o escoamento de reas no poluentes reduzem a quantidade o volume de amortecimento e a poluio

ara jusante. p

Esse volume por unidade de rea (m3/ha) para este tipo de controle estimado com base no seguinte:

vqa = 10.P.C (1) onde P a precipitao em mm/dia e C o coeficiente de escoamento que pode ser estimado por C = 0,047 + 0,9 Ai, sendo Ai a parcela da bacia de reas impermeveis (valor entre 0 e 1). Esta equao do coeficiente de escoamento foi determinada por Tucci (2002) para bacias brasileiras. Um estudo americano com 44 bacias obteve coeficiente de 0,05 para o primeiro termo e o mesmo para o segundo. Estes coeficientes so vlidos para eventos como um todo.

Tabela 6 - Impactos e regulamentao sobre o escoamento pluvial.

Efeito Impactos Objetivo Ao Regulamentao

Recarga do

Aqfero

Diminuio do lenol fretico e da vazo de base

Manter os nveis anuais mdios de recarga e a vazo de base.

Infiltrao na rea desenvolvida

Garantir a recarga mdia anual de acordo com os tipos de solo da regio

Qualidade da gua

Aumento da carga de poluentes na gua pela lavagem das superfcies urbanizadas

Reduzir a 80% da carga da qualidade da gua devido a eventos pluviais

Tratar o volume dos slidos suspensos das superfcies urbanas1

O controle realizado para o volume da chuva de 1 a 2 anos de 24 horas ou um volume correspondente a 90% dos eventos anuais.

Eroso

Eroso do leito dos canais devido ao aumento da vazo e velocidade

Reduzir a energia do escoamento

Restringir a vazopr-desenvolvimento e dissipar a energia atravs de reservatrios ou dissipadores

O controle realizado armazenando a chuva de 1 a 2 anos de 24 horas.

Inundao da

Drenagem Urbana

Inundao na drenagem urbana (rede de condutos e canais naturais e artificiais) devido ao aumento da vazo.

Manter a vazo de pico menor ou igual a de pr-desenvolvimento

Com infiltrao ou amortecimento na rea desenvolvida

Evento de cheia com tempo de retorno de 10 a 25 anos e 24 horas.

reas ribeirinhas e

eventos extremos

Impactos devido a eventos extremos nas reas ribeirinhas e segurana dos dispositivos hidrulicos

Mitigar os impactos extremos, no ampliao dos limites da plancie de inundao e dimensionamento de vertedores

Controles com detenes e/ou zoneamento.

Zoneamento de reas de inundao para a cheia de 100 anos.

1 a reduo de slidos implica na reduo das cargas de outros poluentes.

Figura 3 - Impactos e Controles.

No clculo do volume total da

qualidade de gua (Vqa), Vra pode ser considerado como uma parcela e conseqentemente ser subtrado do primeiro, contanto que as medidas propostas para infiltrao sejam realmente capazes de infiltrar o volume estabelecido para recarga. Proteo dos rios: A regulao de proteo do canal tem o objetivo de evitar a eroso e a sedimentao dos rios naturais jusante dos desenvolvimentos, devido a acelerao do escoamento das reas impermeveis e dos condutos. Para reduzir a eroso sobre os leitos de escoamentos pode utilizar-se: Reduo do volume de escoamento ou da velocidade pela infiltrao; Dissipao da energia atravs do aumento da rugosidade; Amortecimento do escoamento com volume de gua para reduo da velocidade. A proteo obtida atravs da restrio das vazes de calha cheia ou prxima desse valor. Dessa forma os impactos causados pelo aumento do volume e da vazo de pico pela urbanizao podem ser controlados (State of Connecticut, 2005). Vrios critrios para o estabelecimento de uma da vazo mxima admissvel para proteo do crrego tm sido propostos. O critrio mais comum consiste no controle da vazo de ps-desenvolvimento de 2 anos de perodo de retorno e 24h de durao ao nvel de pr-ocupao. Esse critrio baseia-se na considerao que a vazo de pico calha cheia tem de 1 a 2 anos de tempo de retorno (Leopold,

1994). Pesquisas mais recentes, entretanto, indicam que essa metodologia no protege adequadamente os crregos jusante e pode, ao contrrio, contribuir para o aumento a eroso pela exposio das margens a vazes de grande potencial erosivo por uma longa durao (McRae, 1993). A prtica atualmente recomendada nas regulaes : (a) controle da vazo de ps-ocupao de 2 anos de tempo de retorno e 24h de durao 50% da vazo de pr-desenvolvimento de 2 anos de tempo de retorno e 24h de durao; (b) controle da vazo de ps-ocupao de 2 anos de tempo de retorno e 24h de durao a vazo de pr-desenvolvimento de 1 ano de tempo de retorno e 24h de durao; Nestes mtodos o volume gerado pelo evento deve ser armazenado e gradualmente liberado em um perodo de 24 horas ou mais para que sejam controladas as velocidades erosivas no canal. Entretanto existem srias limitaes na aplicao do critrio de proteo do canal. Para locais com rea impermevel menor que 2 ha, o tamanho dos orifcios da tomada de gua necessrios para cumprir com a regulao tornam-se muito pequenos (cerca de 2,5cm de dimetro), e ficam sujeitos ao entupimento. Para contornar esse problema esta regulao de proteo do canal no exigida nos seguintes casos: (a) o volume total relacionado a proteo do canal recarregado para o aqfero ( menor que o de recarga do aqfero); (b) Locais com rea menor ou igual 2 ha de rea impermevel; (c) locais que descarregam em rios de quarta ordem, lagos, esturios onde a rea do empreendimento menor que 5% da rea da bacia a montante do desenvolvimento.

Controle das Inundaes da Drenagem Urbana: O objetivo principal prevenir os danos das inundaes nos cursos dgua, nos sistemas de drenagem e na infra-estrutura urbana a jusante, do aumento da velocidade

de escoamento, vazo de pico e volumes pelo desenvolvimento a montante. Este controle exige a manuteno da vazo de pico de pr-desenvolvimento num evento de projeto com risco (10 a 25 anos e durao de 24 horas) semelhante ao usado para projetar pontes, sistemas de drenagem urbana e canais abertos de macrodrenagem( citar).

A figura 4 caracteriza os controles citados, mas os mesmos no necessitam ser realizados apenas atravs de reservatrios de deteno ou reteno, mas pode ser obtido aumentando a infiltrao, com resultados semelhantes. Isto depende do tamanho da rea envolvida. Para reas menores < 100 ha, o efeito de medidas distribudas pode ser efetivo para a regulao. No entanto, para reas maiores necessrio uma avaliao mais cuidadosa e mesmo um conjunto

de reservatrio pode produzir aumento de vazes devido a concomitncia de vazes de pico. reas maiores exigem estudos hidrolgicos especficos para avaliar o efeito do conjunto de infra-estruturas introduzidas. Estes estudos hidrolgicos devem utilizar a simulao dos hidrogramas e distribuio temporal e espacial das precipitaes de projeto. A metodologia e especificao dos procedimentos devem fazer parte do manual de drenagem urbana, orientando aos profissionais sobre os condicionantes estabelecidos pela regulamentao.

A vazo de pr-desenvolvimento a vazo mxima que ocorreria na rea no risco escolhido durante uma chuva de 24 horas. utilizado um hidrograma resultante do hietograma de projeto com a distribuio temporal de 24 horas.

Figura 4 - Volumes de acordo com o tipo de controle (State of Gergia, 2001): Qualidade da gua: o volume definido permite o controle da qualidade da gua; Proteo do Canal: o volume correspondente permite reduzir a velocidade e o potencial erosivo a jusante; Inundaes na Drenagem Urbana: o volume permite evitar o aumento das vazes devido a urbanizao e Cheias extremas: dimensionamento das estruturas para estes eventos, estruturas de emergncia e para que no se ampliem os limites da plancie de inundao.

Para pequenas reas (< 200 ha)

possvel utilizar o Mtodo Racional. A vazo por unidade de rea (l.s-1.ha-1 ) fica:

qn = 2,78 C. I (3) onde C o coeficiente de escoamento e I a intensidade da precipitao em mm/h. A escolha do valor de I depende da durao de chuva escolhida, que varia com o tempo de concentrao da rea.

No caso de utilizar-se 24 horas, utilizando o Mtodo Racional este valor seria muito baixo e irreal, pois no se procura a vazo mxima

diria para o risco, mas a vazo mxima durante a parte intensa da chuva dentro do dia.

A definio da durao depende do controle estabelecido: (a) quando o controle somente quantitativo a durao deve ser pequena para evitar volumes e custos altos; (b) Quando os controles envolvem qualidade da gua e eroso, a durao deve ser alta para manter a gua por mais tempo na deteno evitando estes impactos. Em Porto Alegre, que se encontra na situao descrita pelo item (a), a durao adotada foi de 1 h e coeficiente de escoamento de 0,15,

resultando em uma vazo de pr-dimensionamento de 20,8 l/s.ha-1.

Nos Estados Unidos as vazes mximas de pr-desenvolvimento por unidade de rea so estabelecidas para mais de um tempo de retorno, de forma a alcanar as metas citadas no item As vazes so geralmente reguladas de acordo com algum critrio como a rea do empreendimento ou tipo de solo (Tabela 5). Tabela 5 critrios de algumas cidades Condado TR q (ls-1.ha-1)

Adams

5 4 a 11,9 tipos de solos

100 15 a 70 para os tipos de solos

Seatle 2 10,5 25 14,0 > 465 m2 35 Wayne 10 e 100 10,5

MEDIDAS ASSOCIADAS REGULAO As medidas associadas ao controle podem ser classificadas em dois tipos principais: (a) armazenamento; (b) infiltrao. As primeiras so utilizadas tanto em reas em lotes como em loteamentos e as segundas so mais utilizadas a nvel local. Quando os armazenamentos so utilizadas em nvel local (lote ou pequeno loteamento) so denominadas de OSD (On-Site Detention).

A principal medida associada a manuteno da vazo a condies prvias tem sido o armazenamento atravs de reservatrios (detenes ou retenes). Em algumas cidades esta condio imposta (.........citaes de referncias e cidades). Em regulamentaes mais atuais incentivado o uso de infiltrao atravs dos manuais das cidades como: (a) desconexo de reas impermeveis com os pluviais, fazendo a gua transitar por planos de infiltrao; (b) incentivos para uso de trincheiras, valos e pavimentos permeveis. Estes elementos fazem parte das prticas do LID citado acima. No entanto, deve-se considerar que reas que possuem importante contaminao superficial no devem ser infiltradas antes do tratamento

da gua. O dimensionamento das estruturas

de armazenamento se baseia nos seguintes critrios:

Controle quantitativo: vazo mxima de pr-dimensionamento, volume necessrio, tempo de retorno e durao da chuva de projeto, carga e dimetro do conduto de sada para a rede pblica. O tempo de retorno est relacionado com o risco no qual ser garantida a vazo de pr-dimensionamento, juntamente com a durao da chuva mais crtica. Dependendo do tamanho da rea pode-se utilizar o mtodo racional, caso contrrio utilizam-se o hidrograma associado ao amortecimento em reservatrio. Controle da qualidade, eroso e quantidade: o dimensionamento se baseia no volume resultante de chuvas com diferentes riscos e durao de 24 horas, alm do dimensionamento da segurana da deteno (figura 4).

As principais caractersticas do controle atravs das estruturas de amortecimento em alguns pases so as guintes: se

EUA: A US-EPA (Environmental Protection Agency) em conjuntos com os estados (atravs dos manuais) sugerem os volumes para recarga, qualidade da gua, eroso, drenagem urbana e para eventos extremos como destaca a figura 4. Amostras dos critrios usualmente recomendados pelos estados no dimensionamento dos volumes esto na tabela 6. A regulamentao geralmente incentiva o uso do LID atravs da infiltrao em controles locais. Algumas cidades estabelecem o valor da precipitao para a qualidade da gua. Por exemplo, considerando o limite de 31 mm em 24 horas e um coeficiente de escoamento de 5%, resulta uma vazo limite de 4,3 l/(s.ha). Portanto, o dispositivo de armazenamento dever ter orifcios que esvaziem esta chuva em 24 horas com esta vazo. Da mesma forma os outros condicionantes possuem risco da precipitao local no perodo de 24 horas. Tabela 5 Critrios para o

dimensionamento dos volumes das estruturas de tratamento do escoamento.

Estado Qualidade (Chuva 24 horas, mm)1

Eroso TR, anos

Inundao TR, anos

New York 20 a 30 1 10 Maryland 23 e 25 1 10 Georgia 30 1 25 Vermont 23 1 10 Wisconsin 2 anos, 32 a 38 2 10 Virginia 13 1 10 Connecti-

cut 25 50% de 2 ou 1

10,25 e 100

Maine

25 nas reas

impermeveis e 10 nas

reas permeveis

2 10 e 25

Massachu-setts

25 nas reas

crticas e 13 nas outras

2 10

Minnesota 25mm o 1 10 1 correspondem a 85 a 90% da chuvas Reino Unido: No h nenhuma poltica formal publicada no Reino Unido com relao as estruturas de amortecimento. Vrias metodologias so utilizadas para determinao da mxima vazo permitida rede (chamada de greenfield runnoff), adotada como vazo de pr-ocupao da rea. Algumas regies prepararam notas de orientao regionais de padres e mtodos a serem adotados. Apenas a regio de Thames possui uma poltica de dimensionamento de estruturas de armazenamento publicada pela Agncia Ambiental. Os critrios so semelhantes aos americanos como mostram a tabela 6.

Austrlia: A Austrlia tem usado reservatrio de deteno, especialmente nas cidades mais populosas do leste, como Sydney, Melbourne, Brisbane, Newcastle, Wollongong e Canberra (Scott et al,1999; OLoughlin et al, 1998). Devido a limitao de espao nas reas prximas ao centro da cidade, surgiram como alternativa aos grandes reservatrios os OSDs (On-Site Stormwater Detention), inicialmente na forma de tanques de deteno em residncias ou reas comerciaisou industriais (OLoughlin, 1995).

Tabela 6 critrios para controle do

escoamento. FONTES Regio

Vazo de Pr-desenvolvimen

to

Volume de Pr-desenvolviment

o South-ern

Tr=1 ano ou 7 l/(s.ha) Tr=100 anos

Welsh 2-6 l/(s.ha) Tr=100 anos Midland

s Tr=1 anos ou 4-6 l/(s.ha) Tr=25 anos

North East

Tr=1 anos ou 3-7 l/(s.ha) Tr=30 anos

* Todas outras regies exigem tempo de retorno evento de projeto de 100 anos. do

Segundo OLoughlin et al(1995) a resposta inicial aplicao dos OSDs foi negativa, pelo custo adicional da estrutura, complexidade e falta de eficincia da manuteno. Em regies densamente urbanizadas ou com solos pouco permeveis, os OSDs aparecem como a melhor alternativa. Nos ltimos anos, com o aparecimento do conceito de WSUD (Water Urban Sensitive Design) tem sido usada as tcnicas hbridas OSD/WSUD, que promovem a utilizao conjunta dos OSDs com dispositivos que permitem o reuso da gua da chuva (Coombes, 2004) e/ou infiltrao do escoamento no solo (Beecham, 2004).

Os problemas encontrados com os OSD na prtica foram: (a) falta de conhecimento tcnico por parte dos engenheiros; (b) manuteno. Still e Bewsher (1995) apud OLoughlin et al. (1998) citam: problemas de projeto como volumes inadequados, material orgnico e limpeza, dificuldade de acesso, entre outros.

A utilizao das OSDs para controle do escoamento so reguladas na Austrlia em termos de descargas permissveis (Permissible Site Discharge - PSDs) e do armazenamento necessrio (Site Storage Requirements - SSRs). A limitao da vazo na estrutura feita atravs do orifcio de sada.

De modo geral o valor das PSDs e SSRs nas municipalidades australianas variam entre 80 a 300 l/s.ha e 200 a 550 m3/ha (Nicholas, 1995), respectivamente. O tempo de retorno geralmente adotado de 100 anos. O dimetro mnimo do orifcio de sada dos OSDs limitado em 25 mm, para evitar entupimentos das estruturas. Deve ainda existir uma proteo interna de grade. A

profundidade dos dispositivos varia de acordo com a natureza do desenvolvimento, mas a profundidade mxima admissvel para os tanques enterrados 60 cm. Brasil: No Brasil a abordagem tradicional para a soluo/preveno dos problemas de drenagem urbana nas cidades tem sido baseada no principio higienista do incio do sculo passado. Somente a partir da dcada de 90 o uso de tcnicas alternativas conhecidas como BMPs (Best Management Practices) comearam a ser introduzidas. Entre essas tcnicas, o armazenamento atravs de bacias ou reservatrios de deteno tem sido a mais utilizada. No pas no existe uma base regulamentar especfica que estabelea o emprego das tcnicas compensatrias da drenagem pluvial, entretanto a legislao brasileira nas esferas federal, estadual e municipal dispe de instrumentos legais que podem ser utilizados que podem conduzir ao uso. O Estatuto da cidade (lei federal 10.257/2001) contm instrumentos de poltica urbana com potencial para emprego de dispositivos para o controle de impactos da urbanizao sobre a bacia (Baptista et al., 2005). Existem vrias bacias de deteno nas cidades brasileiras como Porto Alegre, So Paulo e Belo Horizonte, Natal, entre outras. Ainda h grande resistncia a sua aplicao pela maior parte dos projetistas, por falta de conhecimento e integrao ambiental a paisagem das cidades. Os primeiros reservatrios de reteno foram implantados em Belo Horizonte no ano de 1953 (Nascimento e Baptista, 1997). O Plano Diretor de Drenagem Urbana de Porto Alegre ordenou a construo dos dispositivos de controle na cidade e previu um decreto de lei para controle na fonte do impacto gerado pela impermeabilizao no escoamento urbano. Pela lei todo novo desenvolvimento com rea superior a 600m2, que gerar impermeabilizao, deve controlar sua vazo mxima de sada rede pblica ao nvel de pr-desenvolvimento. Em So Paulo a lei 13.276/02 tornou obrigatrio o controle atravs de reservatrios para reas maiores que 500m2. Este de

legislao limita o tipo de soluo. A principal preocupao com relao s guas pluviais ainda est ligada ao controle das inundaes, no havendo historicamente preocupao com os aspectos qualitativos da gua no meio urbano. Assim, preponderante o uso de bacias de deteno estruturas reteno. As dificuldades encontradas tem sido: (a) falta de integrao a paisagem da cidade e seus usos; (b) esgoto sanitrio e lixo contaminam a rea; (c) limitada manuteno das obras; (d) fala de entendimento da populao sobre as funes das detenes. CONCLUSES

Nos pases desenvolvidos a prtica de controle que obedecem as restries de volume ou vazo limite equivalente que permita controlar a qualidade, eroso e drenagem. As medidas deste controle podem ser realizadas atravs de medidas na fonte com infiltrao e deteno ou com detenes e retenes em reas maiores.

Quando o controle somente quantitativo utilizam-se vazes limites maiores, visando apenas que os impactos no se ampliem na bacia para tempos de retorno de 10 a 100 anos, resultando em vazes limites de 16 a 200 l/(s.ha),cenrio mais utilizado no Brasil.

Quando o controle tambm ocorre sobre a qualidade da gua, a vazo limite calculada para reter a primeira precipitao por 24 horas que possui a maior parte da poluio e, portanto, vazes limites de 2 a 10,5 l/(s.ha).

O desenvolvimento sustentvel passa por uma drenagem baseada na infiltrao, na ocupao do espao preservando os caminhos naturais do escoamento, que desta forma minimizem a necessidade das estruturas.

Os impactos na drenagem urbana devido a urbanizao tem sido significativos no Brasil e a soluo do problema est distante. Para atuar sobre este importante problema que se transfere dentro das cidades e na bacia necessrio estabelecer um mecanismo institucional de gesto que depende: (a) estabelecimento da

gesto institucional entre a bacia e a cidade; (b) regulamentao dentro da cidade. O primeiro depende da efetiva implementao da lei de Recursos Hdricos 9.433 que estabelece condicionantes de outorga para alteraes da quantidade e qualidade da gua na bacia, condicionando as cidades a implementao de um Plano e a regulamentao dentro da cidade (Tucci, 2002).

A regulamentao dentro da cidade no cenrio brasileiro esbarra nas seguintes dificuldades: (a) limitado tratamento de esgoto sanitrio das cidades, gerenciado na sua maioria pelas empresas estaduais (80% , IPEA,xxx ). Isto dificulta a gesto da qualidade da gua pluvial, devido a praticamente quase todas as redes possurem esgoto; (b) gesto deficiente a nvel municipal devido falta de qualificao tcnica dos engenheiros e de corpo tcnico nos municpios para este tipo de atividade; (c) oposio dos investidores devido a nus deste controle dentro do empreendimento.

A experincia brasileira recente e apenas sobre o controle da quantidade, devido as dificuldades existentes. O desafio do futuro procurar atingir os padres internacionais de desenvolvimento sustentvel na drenagem.

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