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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE UM SISTEMA DE DRENAGEM TRADICIONAL (HIGIENISTA) E UM SISTEMA DE DRENAGEM COM UM RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO ON-LINE Orientando: Pedro Girondi Lopes Orientador: Daniel Gustavo Allasia Piccilli Santa Maria, RS 2016
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE UM SISTEMA DE DRENAGEM TRADICIONAL (HIGIENISTA) E UM SISTEMA DE DRENAGEM COM
UM RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO ON-LINE
Orientando: Pedro Girondi Lopes Orientador: Daniel Gustavo Allasia Piccilli
Santa Maria, RS
2016
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE UM SISTEMA DE
DRENAGEM TRADICIONAL (HIGIENISTA) E UM
SISTEMA DE DRENAGEM COM RESERVATÓRIO DE
DETENÇÃO ON-LINE
Pedro Girondi Lopes
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria
(UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Dr. Daniel Gustavo Allasia Piccilli (UFSM)
Santa Maria, RS, Brasil
2016
Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de Conclusão de Curso
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE UM SISTEMA DE DRENAGEM TRADICIONAL (HIGIENISTA) E UM SISTEMA DE DRENAGEM COM
UM RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO ON-LINE
elaborado por Pedro Girondi Lopes
como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
Prof. Dr. Daniel Gustavo Allasia Piccilli (Presidente/Orientador)
Prof. Dr. Gihad Mohammad (UFSM)
Profa. Dra. Elisandra Maziero (UFSM)
Santa Maria, 13 de Julho de 2016
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, gostaria de agradecer aos meus pais, João Roque Dias Lopes
e Denise da Rosa Girondi, juntamente com minhas irmãs Maria Antônia Girondi Lopes
e Giorgia Girondi, por todo amor e confiança que sempre tiveram em mim.
À minha namorada, Thaís Vieceli por todo apoio, compreensão e
companheirismo nos momentos bons e difíceis desta etapa.
Aos meus avós, João Bicca Lopes e Janice Dias Lopes, por tudo que fazem
por mim.
Ao Prof. Dr. Daniel G. A. Piccilli, orientador deste trabalho, pela oportunidade
concedida e por todo conhecimento compartilhado.
À minha tia, Deize Dias Lopes, por todas as dicas e apoio durante toda a
graduação.
Aos meus amigos e colegas, Artur Rosa, Douglas Lobo, Eduardo Resener,
Fábio Pivetta, Fabricio Corrieri, Marcos Morgental, Marcos Rodrigues, Matheus Sassi,
Pedro Etcheverria e Rafael Goettems, que passaram grande parte desta jornada junto
a mim.
Aos meus demais colegas, amigos e familiares, que, de alguma forma,
participaram do meu crescimento como pessoa.
RESUMO
Trabalho de Conclusão de Curso Curso de Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Maria
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE UM SISTEMA DE DRENAGEM TRADICIONAL (HIGIENISTA) E UM SISTEMA DE DRENAGEM COM
UM RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO ON-LINE
AUTOR: PEDRO GIRONDI LOPES
ORIENTADOR: PROF. DR. DANIEL GUSTAVO ALASSIA PICCILLI
Data e local da defesa: Santa Maria, 13 de julho de 2016
O acelerado e desordenado crescimento dos centros urbanos, associado à falta de planejamento prévio dos órgãos competentes, acabou por defasar os sistemas de drenagem urbana existentes, provocando enchentes, desastres ambientais e humanos, piora na qualidade da água e consequentemente na vida da população. Durante muito tempo, o método tradicional utilizado nos projetos de drenagem urbana consistia em eliminar a água da chuva dos centros o mais rápido possível, porém com o aumento das impermeabilizações e, concomitantemente, da água escoada superficialmente, os dimensionamentos existentes tornaram-se inviáveis. Neste contexto, algumas medidas sustentáveis como: bacias de detenção, valas de infiltração e planos diretores de drenagem urbana, começam a ganhar espaço como soluções na busca pela adequação dos sistemas de drenagem urbana, a fim de amortecer e retardar os picos de vazões, tentando manter o ciclo hidrológico o mais próximo do natural das bacias. Neste trabalho de conclusão, foi realizada uma comparação econômica e funcional do dimensionamento das redes de drenagem com e sem uma bacia de detenção on-line, utilizando como estudo de caso o loteamento Aomar Pigatto, situado no município de Frederico Westphalen – RS. Após a conclusão dos dimensionamentos e orçamentos, chegou-se num valor maior para o método utilizando a bacia de detenção on-line, entretanto este custo a mais é justificável pela melhor funcionalidade do sistema sustentável.
Palavras-chave: Drenagem Urbana, Drenagem Sustentável, Bacias de Detenção.
ABSTRACT
COMPARATIVE ANALYSES BETWEEN A TRADITIONAL DRAINAGE SYSTEM (HYGIENIST) AND A DRAINAGE SYSTEM WITH AN ON-
LINE DETENTION RESEVOIR
AUTHOR: PEDRO GIRONDI LOPES
ADVISOR: PROF. DR. DANIEL GUSTAVO ALASSIA PICCILLI
The accelerated and disorganized growth of urban centers, associated with a lack of prior planning of the competent bodies, brought discrepancies to the drainage systems, causing floods, environmental and human disasters, deterioration in water quality and, consequently, on people’s lives. For a long time, the traditional method used in urban drainage project was to eliminate rainwater as soon as possible, however, with an increasing waterproofing and water drained surface, existing sizing have become unviable. In this context, some sustainable measure as detention reservoirs, swales, and master plans for urban drainage, begin to gain ground as solutions in seek for the adequacy of urban drainage systems, in order to dampen and slow the flow peaks, trying to maintain the water cycle as close to the natural. In this final project, an economical and functional comparison of the sizing of drainage systems with and without an on-line detention reservoir, using as a case study the allotment Aomar Pigatto, located in the city of Frederico Westphalen – RS. Upon completion of sizing’s and budgets, has been concluded that the method using the detention reservoir was more expensive, however, this difference between costs may be justified by the functionality of the sustainable system.
Keyword: Urban Drainage, Sustainable Drainage, Detention Resevoirs.
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A: PLANILHA DE DIMENSIONAMENTO DAS SARJETAS. ..................... 84
ANEXO B: PLANILHA DIMENSIONAMENTO DAS BOCAS DE LOBO. ................ 85
ANEXO C: PLANILHA DE DIMENSIONAMENTO DAS GALERIAS NA REDE
TRADICIONAL. ......................................................................................................... 86
ANEXO D: PLANILHA DE DIMENSIONAMENTO DAS GALERIAS NA REDE
SUSTENTÁVEL. ....................................................................................................... 87
ANEXO E: ORÇAMENTO PARA A REDE DE DRENAGEM TRADICIONAL. ......... 88
ANEXO F: ORÇAMENTO PARA A REDE SUSTENTÁVEL DE DRENAGEM. ....... 89
LISTA DE APÊNDICES
APÊNDICE A: TRAÇADO DA REDE TRADICIONAL. ............................................ 90
APÊNDICE B: TRAÇADO DA REDE SUSTENTÁVEL. ........................................... 91
APÊNDICE C: CROQUI DO RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO. ............................ 92
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Hidrograma hipotético do efeito da urbanização de uma área. .................. 21
Figura 2: Reservatório de detenção. ......................................................................... 25
Figura 3: Reservatório de retenção. .......................................................................... 25
Figura 4: Comparação do caminho da água em reservatórios off-line e on-line. ...... 26
Figura 5: Representação de uma trincheira de infiltração típica. ............................... 27
Figura 6: Exemplo de vala de infiltração em Denver. ................................................ 28
Figura 7: Associação de valas de infiltração e trincheira de infiltração. .................... 29
Figura 8: Poço de infiltração cilíndrico. ...................................................................... 30
Figura 9: Poço de infiltração em forma de trincheira. ................................................ 30
Figura 10: Exemplo de seção transversal de um pavimento permeável. .................. 31
Figura 11: Representação do sistema de diques de proteção. ................................. 33
Figura 12: Curva de atendimento às demandas de drenagem urbana. .................... 34
Figura 13: Zoneamento de áreas inundáveis. ........................................................... 35
Figura 14: Boletim de monitoramento e previsão de enchentes. ............................... 37
Figura 15: Seção transversal de uma sarjeta. ........................................................... 47
Figura 16: Tipos de bocas de lobo. ........................................................................... 48
Figura 17: Capacidade de engolimento. .................................................................... 50
Figura 18: Capacidade de esgotamento das bocas de lobo com depressão de 5 cm
em pontos baixos das sarjetas. ................................................................................. 50
Figura 19: Hidrograma unitário triangular. ................................................................. 58
Figura 20: Localização do loteamento em estudo. .................................................... 65
Figura 21: Imagem da projeção do loteamento. ........................................................ 65
Figura 22: Imagem 3D do loteamento “Aomar Pigatto”. ............................................ 66
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1: Precipitação rearranjada pelo método dos blocos alternados. ................. 71
Gráfico 2: Hidrograma unitário triangular - pré-urbanização. .................................... 74
Gráfico 3: Hidrograma unitário triangular – pós-urbanização. ................................... 74
Gráfico 4: Hidrogramas resultantes de pré e pós-urbanização. ................................ 75
Gráfico 5: Hidrograma da bacia utilizando o reservatório de detenção. .................... 78
Gráfico 6: Comparação dos hidrogramas gerados. ................................................... 78
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Período de retorno para diferentes ocupações de áreas. ......................... 40
Quadro 2: Equações para a estimativa do tempo de concentração. ......................... 41
Quadro 3: Coeficientes de parametrização da bacia U100 de Irái-RS. ..................... 44
Quadro 4: Exemplo de tabela de cálculo de redes de microdrenagem. .................... 53
Quadro 5: Valores de Cd para condutos circulares de concreto com entrada
arredondada. ............................................................................................................. 62
Quadro 6: Obtenção da chuva de projeto. ................................................................ 68
Quadro 7: Obtenção do coeficiente C do método racional. ....................................... 69
Quadro 8: CN de pré-urbanização. ........................................................................... 71
Quadro 9: CN de pós-urbanização. ........................................................................... 72
Quadro 10: Escoamento superficial na bacia pré-urbanizada. .................................. 72
Quadro 11: Escoamento superficial na bacia pós-urbanização................................. 73
Quadro 12: Dimensões reservatório de detenção. .................................................... 76
Quadro 13: Relação cota/volume do reservatório. .................................................... 76
Quadro 14: Coeficientes e dimensões do orifício. ..................................................... 77
Quadro 15: Coeficientes e dimensões do vertedor. .................................................. 77
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Coeficiente de rugosidade de Manning. .................................................... 42
Tabela 2: Valores de C por tipo de ocupação. .......................................................... 45
Tabela 3: Valores de C de acordo com a superfície de revestimento. ...................... 46
Tabela 4: Fator de redução de vazão das sarjetas. .................................................. 52
Tabela 5: Fator de redução de vazão das bocas de lobo. ......................................... 52
Tabela 6: Relações para fator hidráulico de seções circulares. ................................ 54
Tabela 7: Hietograma de 40 minutos pelo método dos blocos alternados. ............... 56
Tabela 8: Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas. .................................. 58
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 16
1.1 JUSTIFICATIVA ............................................................................................................. 17
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................................... 17
1.2.1 OBJETIVO GERAL .......................................................................................................... 17
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................... 17
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................................. 19
2.1 DRENAGEM URBANA ................................................................................................... 19
2.1.1 DRENAGEM URBANA CONVENCIONAL .............................................................................. 19
2.1.1.1 A urbanização e suas consequências no escoamento superficial ............................ 20
2.1.2 DRENAGEM URBANA COMPENSATÓRIA/SUSTENTÁVEL ...................................................... 22
2.1.2.1 Medidas estruturais .................................................................................................. 23
2.1.2.1.1 Reservatórios ou bacias de detenção/retenção ..................................................... 24
2.1.2.1.2 Trincheiras de infiltração ....................................................................................... 27
2.1.2.1.3 Valas de infiltração ................................................................................................ 28
2.1.2.1.4 Poços de infiltração ............................................................................................... 30
2.1.2.1.5 Pavimentos permeáveis ........................................................................................ 31
2.1.2.1.6 Diques ................................................................................................................... 32
2.1.2.2 Medidas não estruturais ........................................................................................... 33
2.1.2.2.1 Plano diretor de drenagem urbana ........................................................................ 34
2.1.2.2.2 Zoneamento de áreas inundáveis ......................................................................... 35
2.1.2.2.3 Sistemas de previsão de cheias e de alerta .......................................................... 37
2.2 CRITÉRIOS PARA PROJETO DE DRENAGEM URBANA ............................................. 38
2.2.1 CLASSIFICAÇÃO DAS BACIAS .......................................................................................... 38
2.2.2 TEMPO DE RETORNO (TR).............................................................................................. 39
2.2.3 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO (TC) .................................................................................... 40
2.2.4 CHUVA DE PROJETO ...................................................................................................... 43
2.3 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA TRADICIONAL DE DRENAGEM URBANA .......... 44
2.3.1 VAZÃO DE PROJETO ...................................................................................................... 44
2.3.2 DIMENSIONAMENTO DAS REDES DE MICRODRENAGEM ..................................................... 47
2.3.2.1 Sarjetas .................................................................................................................... 47
2.3.2.2 Bocas de lobo .......................................................................................................... 48
2.3.2.5 Galerias ................................................................................................................... 52
2.4 DIMENSIONAMENTO DA REDE SUSTENTÁVEL DE DRENAGEM URBANA............... 55
2.4.1 VAZÃO DE PROJETO ...................................................................................................... 55
2.4.1.1 Método dos blocos alternados ................................................................................. 56
2.4.1.2 Método do Soil Conservation Service (SCS) ............................................................ 57
2.4.1.3 Método do hidrograma unitário triangular ................................................................. 58
2.4.1.4 Convolução .............................................................................................................. 59
2.4.2 DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO .................................................... 60
2.4.2.1 Método de Puls ........................................................................................................ 60
2.4.2.2 Dispositivos de saída ............................................................................................... 61
2.4.2.2.1 Orifícios ................................................................................................................. 61
2.4.2.2.2 Vertedores ............................................................................................................ 63
3 METODOLOGIA ............................................................................................................... 65
3.1 ANÁLISE DA ÁREA A SER ESTUDADA ........................................................................ 65
3.2 CRITÉRIOS DE PROJETO ............................................................................................ 67
4 RESULTADOS ................................................................................................................. 68
4.1 DIMENSIONAMENTO DA REDE DE MICRODRENAGEM............................................. 68
4.1.1 PARÂMETROS INICIAIS DE PROJETO ................................................................................ 68
4.1.2 SARJETAS, BOCAS DE BOBO E GALERIAS......................................................................... 69
4.2 DIMENSIONAMENTO DA BACIA DE DETENÇÃO ON-LINE ......................................... 70
4.2.1 HIETOGRAMA DE PROJETO............................................................................................. 70
4.2.2 OBTENÇÃO DOS HIDROGRAMAS ..................................................................................... 71
4.2.3 VOLUME DO RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO ON-LINE ........................................................ 75
4.3 ORÇAMENTOS ............................................................................................................. 79
5 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 81
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 82
16
1 INTRODUÇÃO
A partir da segunda metade do século XX teve início no Brasil um acentuado
deslocamento da população rural para a área urbana. Essa população deslocou-se
para as cidades em busca de melhores condições de trabalho, saúde e educação,
porém, em geral, devido à falta de recursos financeiros ocuparam a periferia das
cidades, onde as condições de infraestrutura urbana eram, e ainda são, praticamente
inexistentes. A população urbana, segundo o IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia
e Estatística), era 36% do total em 1950, já em 2010 chegou a 84%. Essa população
proveniente do meio rural causou um crescimento desorganizado e não planejado
previamente pelos órgãos competentes e tem provocado impactos significativos no
meio ambiente e na qualidade de vida da população.
A forma não planejada com que as cidades se desenvolvem, utilizando o solo
de maneiras inadequadas, ocupando áreas de risco e não adequando seus
dispositivos de drenagem vêm fazendo com que a qualidade de vida da população
diminua gradativamente. Isto ocorre devido ao aumento da frequência das
inundações, que, concomitantemente, causa diminuição na qualidade da água e
aumento da presença de sólidos no escoamento pluvial, consequências associadas à
prejuízos financeiros, disseminação de doenças de veiculação hídrica e, em alguns
casos, perdas de vidas.
Durante muito tempo os projetos de drenagem urbana tiveram como ideia
apenas escoar a água precipitada o mais rápido possível para jusante, fase conhecida
como período higienista da drenagem urbana. Esta filosofia não pode mais ser
seguida, pois com o grande crescimento dos centros urbanos este sistema tornou-se
insuficiente e passou a necessitar de adequações que tornassem a drenagem mais
sustentável. No conceito higienista são instaladas tubulações para drenar nas águas,
mas, com a continua urbanização eram necessárias ampliações e cada vez mais
obras num ciclo infinito.
. Hoje os projetos de drenagem já visam ser mais sustentáveis, sendo
projetados com, por exemplo, bacias de detenção, trincheiras de drenagem e valas
de drenagem. Esta nova filosofia visa resolver os problemas da drenagem na fonte
dos problemas, recuperando a infiltração e evapotranspiração perdidas com a
eliminação da cobertura superficial e impermeabilização do território. Assim são
17
projetadas estruturas com a finalidade de retardar o escoamento superficial, aumento
das áreas de infiltração, retenção e detenção de água, com o intuito de manter o ciclo
hidrológico o mais próximo do natural.
1.1 JUSTIFICATIVA
Ao analisar-se a atual situação dos sistemas tradicionais de drenagem já
implantados, percebe-se que estes não estão cumprindo o seu papel com eficiência,
visto a quantidade de inundações que vem ocorrendo. Existem diversos fatores
responsáveis pela defasagem dos sistemas de drenagem urbana, entre eles, podem-
se citar a ocupação de zonas ribeirinhas e várzeas, resíduos não coletados,
desmatamento, impermeabilização dos solos, entre outros.
Frente a estes problemas, mostra-se clara a necessidade de reformulação dos
sistemas de drenagem pluvial, passando por técnicas compensatórias, que evitem o
surgimento de problemas, em vez de consertá-los constantemente ou transferi-los
para jusante.
Embora seja clara a necessidade de utilização de novos métodos de drenagem,
no Brasil a experiência na área é, ainda, bastante limitada. Deste modo, são
necessários exemplos reais em que possam ser demostradas as vantagens de
sistemas sustentáveis de uma forma didática que permita a engenheiros e
governantes optarem por este tipo de estruturas de drenagem.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Avaliar os custos relacionados à utilização de bacias de detenção em
condomínios residenciais.
1.2.2 Objetivos específicos
18
Realizar análise da experiência existente no Brasil sobre a questão;
Realizar o dimensionamento da rede de drenagem pluvial utilizando o sistema
convencional, considerando os passeios dos lotes de concreto e as ruas com
revestimento asfáltico;
Realizar o dimensionamento da rede de drenagem pluvial utilizando o sistema
compensatório (sustentável), tendo como medida preferencial um reservatório
de detenção;
Analisar os resultados encontrados e compará-los com os obtidos por Basso
(2013) e Kipper (2015), que dimensionaram, para o mesmo condomínio, redes
de drenagem utilizando trincheiras de infiltração e microrreservatórios de
detenção, respectivamente.
19
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 DRENAGEM URBANA
Segundo Tucci (1997), o conjunto de medidas que buscam minimizar riscos e
prejuízos causados por inundações à população e à infraestrutura urbana, e ainda, a
harmonização do processo de desenvolvimento urbano articulado e sustentável que
pode ser usado como a definição para o termo Drenagem Urbana.
A finalidade básica da drenagem urbana é o escoamento rápido e eficiente das
águas das chuvas em excesso até um local apropriado. Isto deve estar associado ao
menor impacto ambiental possível, ou seja, a bons projetos de drenagem urbana, que
são aqueles que procuram evitar modificações nas características do clico hidrológico
do local em questão.
Segundo o Manual de Drenagem Urbana de Porto Alegre (DEP/IPH, 2005), os
sistemas de drenagem são definidos como: drenagem na fonte, microdrenagem e
macrodrenagem. A drenagem na fonte é definida pelo escoamento que ocorre no lote,
condomínio, ou empreendimento individualizado.
A microdrenagem é entendida pelo sistema de condutos construídos
destinados a suportar e conduzir as águas das chuvas. Fazem parte deste sistema,
por exemplo, bocas de lobo, sarjetas, valas, galerias, entre outros.
Segundo Martins (1995), as estruturas de macrodrenagem são destinadas à
condução final das águas captadas pelo sistema de microdrenagem. De fato, a
macrodrenagem de uma zona urbana corresponde à rede de drenagem natural pré-
existente nos terrenos antes da ocupação, sendo constituída pelos rios, riachos e
córregos localizados nos talvegues e vales em cidades montanhosas, já em cidades
planas e litorâneas são utilizados canais artificiais.
2.1.1 Drenagem urbana convencional
A visão clássica de drenagem urbana resume-se na implantação de soluções
estruturais, como obras de canalização, que aceleravam o escoamento para jusante.
Segundo Canholi (2014), essa visão “higienista” era adotada pelos responsáveis pela
20
drenagem de águas pluviais, a exemplo dos esgotos sanitários, os projetos
preconizavam a rápida retirada das águas drenadas dos locais onde haviam sido
originadas, ocasionando a sobrecarga dos córregos receptores.
Esta filosofia tradicional, também conhecida como conceito de canalização,
refere-se à prática da canalização convencional exercida por décadas no mundo todo
e particularmente no Brasil, voltada à implantação de galerias e canais de concreto,
ao transformação dos rios em condutos fechados ou canais fechados, à retificação do
traçado, ao aumento de declividades de fundo e demais intervenções, que visavam,
prioritariamente, promover o afastamento rápido dos escoamentos e o aproveitamento
dos fundos de vale como vias de trafego, tanto laterais aos canais como sobre eles
(CANHOLI, 1995).
Os principais termos utilizados no dimensionamento de uma rede de drenagem
convencional são: galerias, poços de visita, trecho, bocas de lobo, tubos de ligações,
meios-fios, sarjetas, sarjetões, condutos forçados e estações de bombeamento.
2.1.1.1 A urbanização e suas consequências no escoamento superficial
No início da década de 60 o Brasil passou a apresentar um acelerado processo
de êxodo das áreas rurais para as áreas urbanas. A aceleração e desorganização
deste processo, aliados à falta de planejamento de órgãos competentes, geraram
impactos não só sociais como também ambientais nos grandes centros urbanos.
O processo de urbanização acarretou em grandes modificações com relação
ao uso e ocupação dos solos e, consequentemente, nas características hidrológicas
locais. Segundo Lima-Queiroz et al., (2003), a ocupação de áreas instáveis nas
encostas e de áreas sujeitas a inundações nos vales dos cursos de água associado a
um sistema de drenagem deficiente e da crescente impermeabilização dos solos,
contribuem muito para o agravamento dos problemas trazidos pela urbanização.
A ocupação urbana atinge diretamente o ciclo hidrológico. Tucci (1997) resume
os principais impactos causados pela mesma:
Aumento do escoamento superficial e da vazão máxima dos hidrogramas e
antecipação dos picos;
21
Redução da evapotranspiração e do escoamento subterrâneo, diminuindo o
nível dos lençóis freáticos;
Aumento da produção de material sólido;
Deterioração da qualidade das águas superficiais, principalmente no início das
chuvas, quando a drenagem de águas carreia material sólido e lava as
superfícies urbanas.
Uma das principais e mais alarmantes consequências da urbanização é o
aumento do escoamento superficial. A impermeabilização das superfícies, através do
processo de urbanização, impossibilita que as águas das chuvas atinjam o solo e
infiltrem. Concomitantemente, a água que não infiltra acaba por escoar
superficialmente.
Na Figura 1 é mostrado um hidrograma de uma área urbanizada e de uma área
não urbanizada. Ao analisá-la pode-se perceber o incremento do pico de vazão no
hidrograma da área urbanizada com relação ao da área não urbanizada. Além disso,
constata-se uma diminuição do tempo de escoamento superficial para a área
urbanizada. Estes são efeitos diretos do processo de impermeabilização das
superfícies associado à remoção das águas superficiais de forma mais ágil por meio
dos dispositivos de drenagem urbana.
Figura 1: Hidrograma hipotético do efeito da urbanização de uma área.
Fonte: Tucci, 1997.
22
2.1.2 Drenagem urbana compensatória/sustentável
O acelerado processo de urbanização ocorrido nos grandes e médios centros
urbanos brasileiros evidenciou a limitação dos sistemas de drenagem convencionais
na resolução dos problemas relacionados ao aumento do escoamento superficial das
águas pluviais. Com o tempo, passou-se a perceber que a transferência dos
escoamentos para jusante não servia como solução, pois apenas transferia as
inundações (TUCCI, 1997).
Na década de 70 os países desenvolvidos, ao perceberem as limitações dos
sistemas de drenagem tradicionais, passaram a estudar novas soluções para a
drenagem de suas cidades. A partir daí foram criados sistemas que propiciavam a
retenção e infiltração das águas pluviais, antes mesmo que estas atingissem as redes
de drenagem. Estas novas técnicas de drenagem ficaram conhecidas por Sistemas
de Drenagem Compensatórios ou Sustentáveis (TUCCI, 1997).
No Brasil, em 2001, com o Estatuto da Cidade (Lei 10251/2001) Governo
Federal sinalizou que a drenagem urbana passaria a ser mais importante. Com a
criação deste estatuto, o Governo passou a atrelar financiamentos com a utilização
de medidas compensatórias, como reservatórios de detenção e trincheiras de
infiltração e medidas não-estruturais, como a criação de planos diretores de drenagem
urbana (CADORE, 2013).
Segundo Canholi (2014), as medidas compensatórias em drenagem urbana
podem ser entendidas como estruturas, obras, dispositivos ou mesmo como conceitos
diferenciados de projeto, cuja utilização não se encontra ainda disseminada. Estas
soluções diferem do conceito tradicional de canalização, embora possam estar
associadas a ela, para melhoria do sistema de drenagem.
A drenagem sustentável procura controlar o escoamento superficial o mais
próximo possível do local onde as precipitações atingem o solo, o que se chama de
controle de escoamento na fonte.
Entre os princípios da drenagem urbana sustentável estão os seguintes (TUCCI
et al., 1995):
23
Tratar a bacia como sistema. As medidas de controle não podem reduzir o
impacto de uma área em detrimento de outra, ou seja, os impactos de
quaisquer medidas não devem ser transferidos;
A cheia natural não deve ser ampliada por aqueles que ocupam a bacia, tanto
num loteamento simples, como nas obras de macrodrenagem existentes no
ambiente urbano;
Controlar permanentemente as enchentes;
Além destes, Tucci (1995) também propõe que sejam utilizadas medidas
estruturais e não-estruturais em conjunto. As técnicas estruturais adaptam projetos
inovadores da engenharia, como a utilização de pavimentos permeáveis, bacias de
detenção e valas de infiltração.
Já as medidas não-estruturais, são as medidas reguladoras e preventivas,
como a criação de Planos Diretores de Drenagem Urbana, zoneamento de áreas
ribeirinhas, criação de sistemas de alerta e utilização de seguro contra catástrofes.
2.1.2.1 Medidas estruturais
Medidas estruturais são todas as obras da construção civil executadas com o
objetivo de reduzir ou evitar prejuízos causados por enchentes. As medidas estruturais
podem ser divididas em medidas intensivas e extensivas.
As medidas intensivas são aquelas que agem no rio e podem ser de
quatro tipos: de aceleração do escoamento: canalização e obras correlatas; de
retardamento do fluxo: reservatórios de detenção ou retenção. Restauração de calhas
naturais; de desvio do escoamento: canais de desvio e túneis de derivação; e que
englobem a introdução de ações individuais visando tornas as edificações à prova de
enchentes (CANHOLI, 2014).
Ainda segundo Canholi (2014), as medidas extensivas são aquelas que agem
na bacia, procurando modificar as relações entre precipitações e vazões e
correspondem aos pequenos armazenamentos disseminados na bacia, ao controle
da erosão do solo e à recomposição da cobertura vegetal ao longo da bacia de
drenagem.
24
Segundo o Plano Diretor de Drenagem Urbana e Ambiental de Teresina no
Estado do Piauí (CONCREMAT, 2010), as medidas estruturais são agrupadas em três
categorias, conforme sua ação exercida na bacia hidrográfica, em suas diferentes
escalas, podendo atuar individualmente ou em conjunto. As três categorias são as
seguintes:
Ação distribuída ou na fonte: inclui o uso de medidas para o controle do
escoamento pluvial que atua sobre os lotes, praças e passeios;
Ação na microdrenagem: inclui o uso de medidas de controle do escoamento
pluvial que agem sobre o escoamento resultante de um loteamento, ou mais
de um loteamento, sendo definido em função da área de drenagem
contribuinte;
Ação na macrodrenagem: contempla o uso de medidas para o controle do
escoamento pluvial sobre áreas acima de 1,5km² a 2km², ou de áreas a serem
definidas em função dos principais riachos urbanos. (PDDrU, TERESINA –
Módulo II, p. 12, 2010).
2.1.2.1.1 Reservatórios ou bacias de detenção/retenção
Atualmente, a concepção e instalação de dispositivos que favoreçam a
detenção/retenção dos escoamentos, em escalas micro e macro, é um conceito
largamente utilizado em vários países e que começa a se disseminar no meio técnico
brasileiro (PORTO, 2006).
Os reservatórios de detenção/retenção têm como objetivo principal armazenar
um certo volume de água por um determinado tempo, assim, redistribuindo as vazões
durante um período maior com o intuito de diminuir as vazões de pico durante os
eventos chuvosos. Além disto, as bacias de detenção/retenção também têm sido
utilizadas como espaços de lazer e recreação, e também como forma de melhorar a
qualidade da água pelo controle de sedimentos e poluição.
As bacias de detenção e retenção possuem os mesmos objetivos e funções,
embora possuam uma diferença. Conforme é mostrado nas Figuras 2 e 3, as bacias
de retenção mantém um volume da água ao longo do tempo, enquanto as bacias de
detenção não possuem este volume.
25
Figura 2: Reservatório de detenção.
Fonte: DEP/IPH, 2005, apud Maidment, 1993.
Figura 3: Reservatório de retenção.
Fonte: Maidment, 1993, apud DEP/IPH, 2005.
Os reservatórios de detenção/retenção são divididos em dois tipos básicos: off-
line e on-line, conforme mostrado na Figura 4. Os reservatórios off-line não entram em
funcionamento para qualquer evento, mas sim para determinados eventos que foram
definidos em projeto, ou seja, para precipitações cujos volumes gerados estão acima
de determinados limites. Já os reservatórios on-line entram em funcionamento para
qualquer evento de chuva, incluindo chuvas de baixa intensidade. O dispositivo que
cria essa diferença é chamado de by-pass, que nada mais é que um canal de
determinada capacidade. O by-pass tem a função de desviar a vazão do reservatório.
26
No instante em que a vazão supera a capacidade deste by-pass, começa a verter para
dentro do reservatório off-line. Deste modo, como não é armazenado todo o volume
da chuva e sim o que não pode ser escoado pelo by-pass, o reservatório
dimensionado tem um volume menor à situação on-line, tornando o off-line mais
barato (Neves et al., 2005).
Como cita Cadore (2013), os reservatórios off-line possuem mais vantagens
com relação aos on-line, além do custo. Como os primeiros milímetros de chuva
promovem uma “limpeza” das superfícies, o escoamento inicial tem alta concentração
de poluentes. Ao utilizar reservatórios off-line, estes primeiros milímetros de água mais
suja acabam passando pelo by-pass, reduzindo a quantidade de água poluída no
reservatório, portanto, causando menos problemas ambientas.
Sob o aspecto de limpeza, os reservatórios off-line também levam vantagem
diante dos on-line. Como os reservatórios off-line não são utilizados em todos os
eventos acabam por necessitar menos de manutenções. Embora as bacias de
detenção/retenção off-line apresentem diversas vantagens nem sempre é possível
implantá-las, devido à falta de espaço físico. Nestes casos, a alternativa existente é o
controle total da vazão com reservatórios do tipo on-line.
Figura 4: Comparação do caminho da água em reservatórios off-line e on-line.
27
Fonte: Canholi, 2014.
2.1.2.1.2 Trincheiras de infiltração
Um dos métodos mais conhecidos para controle do escoamento superficial de
águas pluviais é a utilização de dispositivos de infiltração e/ou percolação. Ao projetar
a urbanização de uma área, a preservação da infiltração do volume precipitado
permite manter condições mais próximas possíveis das condições naturais.
Segundo Baptista et al,. (2005) as trincheiras de infiltração (Figura 5) são
técnicas compensatórias de drenagem que são implantadas junto à superfície do solo
ou a uma pequena profundidade, com a finalidade de recolher as águas pluviais ao
longo de seu comprimento, favorecendo a infiltração e/ou armazenamento temporário.
Estas estruturas apresentam largura e profundidade reduzidas, enquanto suas
dimensões longitudinais são bastante expressivas.
Figura 5: Representação de uma trincheira de infiltração típica.
Fonte: modificado de Schueler, 1987, apud DEP/IPH, 2005.
28
As trincheiras são constituídas por valetas preenchidas com material granular
com porosidade em torno de 35%, além disto, uma camada de filtro geotêxtil é
colocada entra a trincheira e a superfície, recoberta por uma camada de seixos,
formando uma superfície drenante (DEP/IPH, 2005).
Segundo Urbonas e Stahre, apud DEP/IPH (2005) o uso dessa tecnologia de
infiltração não é indicado em situações onde o nível d’agua máximo do lençol estiver
a menos de 1,2m abaixo do fundo das trincheiras. Caso a camada impermeável esteja
a uma menor profundidade, ou o solo esteja na classificação C ou D do Soil
Conservation Service – grupos hidrológicos onde os solos são caracterizados por
apresentarem capacidades mínimas de infiltração abaixo da média, em solo saturado
– ou caso a superfície de infiltração for um aterro as trincheiras também não são
indicadas.
Como vantagens deste tipo de dispositivo pode-se citar: redução das vazões
de pico de escoamento à jusante; baixo custo; redução das dimensões das tubulações
à jusante; redução dos riscos de inundação; recarga de aquíferos subterrâneos. Já as
desvantagens são: manutenção periódica específica; possibilidade de colmatação;
limitações no caso de grandes declividades; risco de poluição do lençol subterrâneo.
2.1.2.1.3 Valas de infiltração
Segundo Canholi (2014), as valas de infiltração são valetas revestidas com
vegetação adjacentes a ruas e estradas, ou junto a áreas de estacionamento, para
favorecer a infiltração. É mostrado na Figura 6 um exemplo do uso desta técnica na
cidade de Denver nos EUA.
Figura 6: Exemplo de vala de infiltração em Denver.
29
Fonte: Canholi, 2014.
As valas normalmente são longas e estreitas e seus taludes laterais e o fundo
são cobertos por vegetação. As principais vantagens deste método são a infiltração
da água para camadas superficiais e profundas do solo, a captura de poluentes e a
diminuição da velocidade do escoamento superficial. Já como desvantagens podem
ser citadas: a necessidade de manutenções periódicas, a perda da capacidade de
infiltração com o acúmulo de materiais finos e resíduos sólidos, e o risco de
contaminação da água dos aquíferos.
Para um melhor controle do escoamento superficial as valas de infiltração
podem ser associadas às trincheiras de infiltração, como mostrado na Figura 7.
Figura 7: Associação de valas de infiltração e trincheira de infiltração.
30
Fonte: modificado de Urbonas e Stahre, 1993, apud Canholi, 2014.
2.1.2.1.4 Poços de infiltração
Os poços de infiltração consistem de uma escavação em forma cilíndrica ou
retangular com uma estrutura ou preenchimento de pedras para manter a forma da
escavação. De acordo com Ciria (1996), apud DEP/IPH (2005), quando ocorre um
evento de chuva, parte da água fica armazenada, enquanto outra parte infiltra na base
e nas laterais.
Estas estruturas são as medidas de contenção na fonte mais recomendadas
quando não se dispõe de espaço ou quando a urbanização existente inviabiliza
medidas dispersivas como trincheiras e valas de infiltração.
Nas Figuras 8 e 9 são apresentados, respectivamente, um exemplo de poço de
infiltração em formato cilíndrico e em forma de trincheira.
Figura 8: Poço de infiltração cilíndrico.
Fonte: Ciria, 1996, apud DEP/IPH, 2005.
Figura 9: Poço de infiltração em forma de trincheira.
31
Fonte: Ciria, 1996, apud DEP/IPH, 2005.
Deverá ser feita limpeza regularmente dos dispositivos para retenção de
sedimentos na entrada do dispositivo. A frequência de limpeza deve ser maior quanto
maior for a área e quando houver muita presença de material que possa causar
obstrução.
2.1.2.1.5 Pavimentos permeáveis
Segundo Urbonas e Stahre, apud DEP/IPH (2005) os pavimentos permeáveis
(Figura 10) devem ser classificados em três tipos: pavimentos de asfalto poroso;
pavimentos de concreto poroso; pavimentos de blocos de concreto vazado
preenchidos com material granular, como areia ou vegetação rasteira.
Figura 10: Exemplo de seção transversal de um pavimento permeável.
32
Fonte: Hogland e Niemczynowicz, 1996 apud DEP/IPH, 2005.
Segundo Schueller (1987), apud DEP/IPH (2005) os pavimentos permeáveis
são compostos por duas camadas de agregados, sendo uma camada de agregado
fino ou médio e outra de agregado graúdo, mais a camada do pavimento permeável
propriamente dito.
O objetivo da estrutura é fazer com que o escoamento infiltre o mais rápido
possível na capa ou revestimento poroso de 5 a 10 cm de espessura, após isso, a
água passa por um filtro de agregado de 1,25 cm de diâmetro e espessura aproximada
de 2,5 cm, e por fim, vá para uma câmara ou reservatório de pedras mais profundo
com agregados maiores (DEP/IPH, 2005).
A utilização dos pavimentos permeáveis, de modo geral, pode proporcionar
uma redução dos volumes escoados e do tempo de resposta da bacia para condições
similares ou até mesmo, dependendo das características do subsolo, condições
melhores que as de pré-urbanização, desde que seja usada racionalmente,
respeitando seus limites físicos, e que seja conservado periodicamente com uma
manutenção preventiva, evitando assim o seu entupimento. As principais limitações
podem ser:
Quando a água drenada é altamente contaminada, haverá também
contaminação do lençol freático;
Falta de controle na construção e manutenção, podem entupir os dispositivos
tornando-os ineficientes.
2.1.2.1.6 Diques
Os diques (Figura 11) são considerados uma das medidas de contenção a
inundações mais antigas. Estas estruturas têm como função proteger as áreas
33
ribeirinhas ou litorâneas que se situam em cotas inferiores às dos níveis d’água
durante os períodos de enchentes ou marés.
Segundo Tucci (1993), o maior risco envolvido na construção dos diques é a
dificuldade de definir corretamente o nível da cheia máxima possível, havendo sempre
um risco de colapso, com consequências ainda piores para jusante do que os
prováveis riscos que haveria se a obra não existisse.
Figura 11: Representação do sistema de diques de proteção.
Fonte: Barbosa, 2007.
2.1.2.2 Medidas não estruturais
Ao contrário das medidas estruturais, que podem criar uma falsa segurança e
até induzir à ampliação da ocupação das áreas inundáveis, as ações não estruturais
podem ser eficazes a custos mais baixos e com horizontes mais longos de atuação
(TUCCI, 2003).
A associação de medidas não estruturais e estruturais podem minimizar os
prejuízos e reduzir os custos diante de catástrofes referentes a inundações dos
centros urbanos.
As ações não estruturais têm o intuito de disciplinar a ocupação territorial, o
comportamento de consumo das pessoas e as atividades econômicas (CANHOLI,
2014). A seguir serão descritas algumas medidas não estruturais.
34
Na Figura 12 é mostrada as curva de atendimento às demandas da drenagem
urbana a partir das ações referentes às medidas estruturais e não estruturais.
Figura 12: Curva de atendimento às demandas de drenagem urbana.
Fonte: Braga, 1994, apud Canholi, 2014
2.1.2.2.1 Plano diretor de drenagem urbana
De acordo com Tucci (1995), ao formular um Plano Diretor de Drenagem
Urbana, as seguintes atividades são recomendadas:
Devem ser analisadas as sub-bacias urbanas e as faixas ribeirinhas,
estabelecendo-se normas de inspeção de projeto e execução de ocupação e
de obras urbanas;
A área legislada e controlada deve ser subdividida em distritos, para os quais
são realizados estudos para regulamentar o tipo de ocupação e os critérios a
serem seguidos;
Elaborar um manual de drenagem urbana específico para a cidade, que servirá
de orientação aos engenheiros projetistas e à fiscalização dos projetos;
35
Estabelecer equipes para operação e manutenção dos sistemas de drenagem
urbana, fiscalização dos projetos e elaboração de estudos de
acompanhamento e planejamento.
É válido ressaltar a importância da participação da população na elaboração de
planos diretores, deste modo as pessoas compreenderiam melhor o
funcionamento e as vantagens do projeto e acabariam se empenhando mais na
busca conjunta de soluções para o problema das cheias.
2.1.2.2.2 Zoneamento de áreas inundáveis
Os rios geralmente possuem dois leitos: o leito menor, onde a água escoa na
maior parte do tempo; e o leito maior, que é inundado em média a cada 2 anos. O
impacto devido à inundação ocorre quando a população ocupa o leito maior do rio,
ficando sujeita às enchentes (DEP/IPH, 2005).
Zoneamento de áreas ribeirinhas é definido por uma série de regras
necessárias para delimitar as áreas de maiores riscos à população. Este zoneamento
visa minimizar as perdas materiais e humanas quando ocorrerem inundações.
Devido à dificuldade de obtenção de todas as informações necessárias, a
elaboração destas delimitações deve ser dividida em duas fases. Na fase preliminar,
às áreas de inundação são delimitadas com critérios reduzidos, tendo como base
mapas topográficos existentes e marcas de enchentes passadas. Na sequência,
realiza-se o mesmo estudo anteriormente citado, porém de forma mais detalhada,
além de ensaios de batimetria do rio para definição das áreas de inundações
(CONCREMAT, 2010).
Pela Figura 13, segundo o Plano Diretor de Drenagem Urbana e Ambiental de
Teresina no estado do Piauí (CONCREMAT, 2010), pode-se dividir o escoamento dos
rios em três partes principais.
Figura 13: Zoneamento de áreas inundáveis.
36
Fonte: Souza et al., 2007 apud Concremat, 2010.
Zona de passagem de cheia (faixa um, em verde) - Esta parte da seção
funciona hidraulicamente e permite o escoamento da cheia. Qualquer construção
nessa área reduzirá a área de escoamento, elevando os níveis à montante desta
seção. Portanto, em qualquer planejamento urbano, deve-se procurar manter esta
zona desobstruída.
Zona com restrições (faixa dois, em cinza) - Esta é a área restante da superfície
inundável que deve ser regulamentada. Esta zona fica inundada, mas, devido às
pequenas profundidades e baixas velocidades, não contribui de forma significativa
para a drenagem de cheia. Seu uso está liberado para parques e atividades
recreativas ou esportistas, uso agrícola, habitações com mais de um piso, serviços
básicos bem projetados (estradas e linhas de transmissão), entre outros.
Zona de baixo risco (faixa três, em amarelo) - Esta zona possui pequena
probabilidade de ocorrência de inundações, sendo atingida em anos excepcionais por
pequenas lâminas de água e baixas velocidades. A definição dessa área é útil para
informar a população sobre a grandeza do risco a que está sujeita. Esta área não
necessita de regulamentação quanto às cheias.
37
2.1.2.2.3 Sistemas de previsão de cheias e de alerta
Os sistemas de previsão e alertam atuam para evitar o fator surpresa, que
muitas vezes provoca vítimas fatais e grandes prejuízos financeiros.
Estes sistemas podem ser divididos em três fases descritas por Basso (2013):
Prevenção: são desenvolvidas atividades preventivas, dentre elas pode-se
citar: os treinamentos à população das zonas ribeirinhas, realizados pela
Defesa Civil; mapas de delimitações; planejamento de alojamento a
desabrigados;
Alerta: monitoramento do nível dos rios em tempo real. As entidades
responsáveis possuem a capacidade para calcular o tempo em que a cota de
risco será atingida, e quando houver necessidade, a população será avisada
no ato, por sinais sonoros, para desocuparem as áreas de risco e buscarem
abrigos seguros nestas situações;
Mitigação: são as medidas tomadas após a ocorrência das cheias. Estas
buscam diminuir o prejuízo da poluição. Pode-se citar como exemplo o
isolamento de ruas e áreas de risco.
Na Figura 14 é apresentada a interface do boletim de monitoramento e previsão
do sistema de alertas contra cheia da Bacia do Rio Doce.
Figura 14: Boletim de monitoramento e previsão de enchentes.
38
Fonte: http://www.cprm.gov.br/alerta/site/boletim.html, apud Basso, 2013.
2.2 CRITÉRIOS PARA PROJETO DE DRENAGEM URBANA
2.2.1 Classificação das bacias
A classificação das bacias hidrográficas acontece pela análise de alguns
preceitos, que serão utilizados para escolhas de diferentes métodos e critérios. Um
dos principais critérios classifica as bacias pelo seu porte, adotando como critério o
tempo de concentração e a área de drenagem das bacias.
Bacias de Pequeno Porte: aquelas cuja área de drenagem seja inferior a 2,5
km² e/ou o tempo de concentração inferior à 1h;
Bacias de Médio Porte: aquelas cuja área de drenagem está entre 2,5 e 1000
km² e/ou tempo de concentração entre 1 e 12 horas;
Bacias de Grande Porte: aquelas cuja área de drenagem é maior que 1000 km²
e/ou tempo de concentração maior que 12 horas.
39
Esta classificação está relacionada ao método de cálculo das vazões de cheia.
No caso de bacias de pequeno porte utiliza-se o método racional, pois além de ser um
método simples, este adapta-se melhor ao comportamento hidrológico de tais bacias.
Já para bacias de médio e grande porte, normalmente são utilizadas técnicas
baseadas no hidrograma unitário de modo a evitar a superestimação das vazões de
pico.
2.2.2 Tempo de retorno (Tr)
Ao dimensionar-se obras estruturais de drenagem com ação em qualquer
escala, seja no lote, microdrenagem ou macrodrenagem, deve-se adotar um
determinado evento de cheia. Desta forma, assume-se o risco de que, para eventos
de cheia superiores aos de projeto, a estrutura poderá falhar.
Deste modo, determina-se tempo de retorno (Equação 1) como o inverso da
probabilidade de um determinado evento hidrológico ser igualado ou superado em um
ano qualquer, ou seja, o tempo necessário para que tal evento hidrológico aconteça
novamente.
Tr =1
Fr(≈P) (1)
Onde:
Tr – Tempo de retorno;
Fr – Evento de cheia.
Quanto maior o tempo de retorno escolhido para a estrutura, maior será o custo
da obra, portanto é um dado de vital importância para o projeto e que deve ser
estudado. A determinação do risco da estrutura de falhar durante sua vida útil é dado
pela Equação 2:
R = 1 − [1 − (1/𝑇𝑟)]𝑛 (2)
Onde:
R – risco;
Tr – período de retorno (anos);
40
n – vida útil da obra (anos).
O projetista, ao definir o tempo de retorno do evento do projeto, deve analisar
a relação custo/benefício. Por exemplo, o tempo de retorno para estruturas de
macrodrenagem deve ser maior do que para estruturas de microdrenagem, pois sua
falha acarretaria em alagamentos maiores, podendo atingir, por exemplo, um bairro
inteiro. Já no caso de falha em estruturas de microdrenagem seriam gerados apenas
alagamentos localizados. O Quadro 1, montado pelo DAEE/CETESB (1980), após
análises prévias de custos/benefícios, auxilia o projetista na definição do tempo de
retorno indicado para cada estrutura.
Quadro 1: Período de retorno para diferentes ocupações de áreas.
Fonte: DAEE/CETESB, 1980.
2.2.3 Tempo de concentração (tc)
Por definição, o tempo de concentração (tc) é o tempo que uma gota de chuva
que atinge a região mais remota da bacia, leva para atingir exutório. Ou seja, o tempo
em que toda a bacia passa a contribuir para o escoamento superficial.
A forma correta para definição do tempo de concentração de uma bacia
consiste na análise de hidrogramas e hietogramas, porém nem todas as bacias
possuem tais informações disponíveis, sendo assim, necessária a utilização de
fórmulas empíricas. Os modelos de cálculo são feitos conforme parâmetros como
41
área, comprimento do talvegue, declividade, rugosidade da superfície, entre outros, e
as fórmulas são determinadas por estudos experimentais e de campo, deste modo,
deve-se ter muito cuidado na definição do modelo que será utilizado para a bacia em
questão.
No Quadro 2 são relacionadas as principais fórmulas para determinação de
tempos de concentração de bacias hidrográficas.
Quadro 2: Equações para a estimativa do tempo de concentração.
Fonte: Silveira, 2004.
No estudo em questão, será adotado o tempo de concentração de entrada de
10 minutos vindo da sarjeta, comum para áreas residenciais com sarjetas com
inclinação longitudinal menor ou igual a 3%. Ao longo dos trechos os trechos da rede,
o tempo de concentração será determinado pela Equação 3.
𝑇𝑐2 = Tc1 + Tg (3)
42
Onde:
Tc2 – tempo de concentração no fim do trecho (min);
Tc1 – tempo de concentração inicial (min);
Tg – tempo de percurso na galeria (min).
Quando se tratarem de vários trechos de drenagem, deve ser calculado um
tempo de concentração para cada trecho, a soma destes resulta na concentração
final.
O raio hidráulico é calculado conforme a fórmula:
Rh =A
Pm (4)
Onde:
A – área da seção transversal (m²);
𝑃𝑚 – perímetro molhado da seção transversal (m).
A velocidade do escoamento determina-se pela fórmula de Manning (Equação
5):
V =Rh2/3.𝑆1/2
𝑛 (5)
Onde:
V – velocidade do escoamento (m/s);
Rh – Raio hidráulico (m);
S – declividade (m/m).
Na Tabela 1 são mostrados os coeficientes de rugosidade de Manning (n)
utilizados na equação de Manning (Equação 5), conforme as características do
conduto.
Tabela 1: Coeficiente de rugosidade de Manning.
43
Fonte: CONCREMAT, 2011.
2.2.4 Chuva de projeto
O método da curva IDF utilizado para determinação da chuva de projeto é
baseado nas relações entre intensidade, duração e frequência das chuvas na bacia.
Cada região possui sua curva IDF específica. A partir do ajuste dos dados das curvas
IDF de cada região é obtida a equação (Equação 6).
I =a.Trb
(t+c)d (6)
Onde:
I – intensidade da precipitação (mm/h);
Tr – tempo de recorrência (anos);
t – duração da precipitação (min);
a,b,c,d – constantes obtidas pelo estudo estatístico de dados pluviométricos da
região.
Em regiões que carecem de dados pluviométricos são utilizados dados de
regiões próximas ou é feita interpolação destes dados.
44
No caso da bacia em estudo, para obter-se a intensidade da chuva de projeto
para o loteamento em desenvolvimento na cidade de Frederico Westphalen – RS,
foram considerados os coeficientes a, b, c, d, definidos segundo Vilar Sampaio (2011),
que deterninou-os através da desagregação das chuvas de 24 horas de duração.
Desta forma, foram utilizados os coeficientes encontrados a partir da
espacialização da bacia hidrográfica denominada U100 por Vilar Sampaio (2011)
(Quadro 3), que se encontra na cidade de Iraí – RS, distante 30 km da região do
loteamento em estudo.
Quadro 3: Coeficientes de parametrização da bacia U100 de Irái-RS.
Nº BH Tempos de Duração da Chuva (min)
5 10 15 20 30 45 60 120 240 360 720 1440
122 U100
145.4 113.6 94.7 82.1 65.7 51.6 43 26.9 16.3 12.1 7.1 4.2
Coeficientes da Equação IDF
a b c d r²
1076.22 0.1348 9.11 0.7609 0.9947
Fonte: Sampaio, 2011.
2.3 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA TRADICIONAL DE DRENAGEM URBANA
2.3.1 Vazão de projeto
Para dimensionamento de estruturas de drenagem em bacias pequenas pode-
se utilizar o método Racional. Para isso, devem ser considerados alguns princípios do
método, como:
A duração da precipitação máxima do projeto deve ser igual ao tempo
de concentração da bacia. A bacia deve ser pequena para tal condição
ser atingida, pois a duração é inversamente proporcional à intensidade,
além disto, a caso a bacia seja muito grande podem ocorrer variações
das precipitações no espaço e no tempo;
45
Adota-se um coeficiente C único para perdas, estimado com base nas
características da bacia. Pode-se adotar um C ponderado;
Não se avalia o volume de cheia e a distribuição temporal das vazões,
pois é considerada apenas a chuva média no intervalo de tempo.
Portanto não pode ser utilizado para dimensionamento de reservatórios
de amortecimento.
O método racional é definido pela seguinte equação:
Q =CIA
360 (7)
Onde:
Q - vazão máxima – vazão de pico (m³/s);
C - coeficiente de escoamento superficial;
I - intensidade da precipitação (mm/h);
A - área da bacia (ha).
Ao agrupar os conceitos definidos anteriormente, verifica-se que a intensidade
da precipitação depende da equação IDF, do tempo de retorno e do tempo de
concentração. Já o coeficiente de escoamento superficial depende de fatores como:
solo, cobertura, tipo de ocupação, tempo de retorno e intensidade da precipitação.
Nas Tabelas 2 e 3 estão indicados, respectivamente, valores de coeficiente C
de acordo com uso do solo e de acordo com superfícies de revestimento
Tabela 2: Valores de C por tipo de ocupação.
46
Fonte: Asce, 1969 e Wilken, 1978 apud DEP/IPH, 2005.
Tabela 3: Valores de C de acordo com a superfície de revestimento.
Fonte: Asce, 1969 apud DEP/IPH, 2005.
47
2.3.2 Dimensionamento das redes de microdrenagem
2.3.2.1 Sarjetas
Conforme Tucci (1995), as águas, ao caírem nas áreas urbanas, escoam,
inicialmente, pelos terrenos até chegarem às ruas. Sendo as ruas abauladas
(declividade transversal) e com inclinação longitudinal, as águas escoarão,
rapidamente, para as sarjetas, e destas, ruas à baixo. Se a vazão for excessiva,
ocorrerá: (i) alagamento e seus reflexos. (ii) inundação de calçadas; (iii) velocidade
exagerada, com erosão do pavimento.
Para cálculo da capacidade de condução da rua ou da sarjeta podem ser
consideradas duas possibilidades: a água escoando por toda a calha da rua ou a água
escoando somente pelas sarjetas.
As duas possibilidades diferenciam-se peça altura da água na sarjeta, onde, na
primeira possibilidade, h1 = 0,15 m e, na segunda, h2 = 0,10 m. A declividade
longitudinal da sarjeta, adotada para ambas as possibilidades, é de 3% (Figura 15).
Figura 15: Seção transversal de uma sarjeta.
Fonte: DAEE/CETESB, 1980.
Ao considerar-se rua e sarjeta adota-se um triângulo com a declividade da rua.
O dimensionamento hidráulico de sarjetas pode ser obtido através da utilização da
Equação de Manning transformada:
Q =A.Rh
23.S
12
n (8)
48
Onde:
Q – vazão (m³/s);
A – área de seção transversal da sarjeta (m²);
𝑅ℎ – raio hidráulico (m);
S – declividade de fundo (m/m);
n – coeficiente de rugosidade de Manning (Tabela 1).
2.3.2.2 Bocas de lobo
As bocas de lobo possuem a responsabilidade de fazer a passagem da água
captada pelas sarjetas, para as galerias de drenagem subterrâneas. Podem ser
divindades em três grupos: bocas ou ralos de guias, ralos de sarjeta (grelhas) e ralos
combinados (DEP/IPH, 2005). Cada tipo possui variações quanto ao rebaixamento
em relação ao nível da superfície normal do perímetro e ao seu número (simples ou
múltipla), conforme é mostrado na Figura 16 a seguir.
Figura 16: Tipos de bocas de lobo.
49
Fonte: DAEE/CETESB, 1980.
A vazão que a boca pode receber chama-se capacidade de engolimento. Ao
ocorrer acúmulo de água sobre a boca de lobo, é gerada uma lâmina com altura menor
do que a abertura guia. Este tipo de boca de lobo pode ser considerado um vertedor
e a capacidade de engolimento será:
Q = 1,7. L. y3
2 (9)
Onde:
Q – vazão (m³/s);
y – altura de água próxima à abertura na guia (m);
L – comprimento da soleira (m).
Nas Figuras 17 e 18, são apresentados gráficos que permitem determinar a
vazão total, com base na altura e largura da depressão da boca de lobo, declividade
transversal e altura projetada de água.
50
Figura 17: Capacidade de engolimento.
Fonte: DAEE/ CETESB, 1980. Onde: w = largura da depressão em m; a = altura da depressão em m; I declividade
transversal do leito carroçável em m/m.
Figura 18: Capacidade de esgotamento das bocas de lobo com depressão de 5 cm em pontos baixos das sarjetas.
Fonte: DAEE/ CETESB, 1980.
51
Quando a altura de água sobre o local for maior do que o dobro da abertura na
guia, considera-se que funciona como um orifício. A vazão será calculada por:
Q = 3,01. L. h3
2. (y1/h)1
2 (10)
Onde:
L – comprimento da abertura (m);
h – altura da guia (m);
y1 – carga da abertura da guia (m); (y1= y - h/2). Para cargas de uma a duas
vezes a altura da abertura da guia (1 <y1/h < 2), a opção por um ou outro critério deve
ser definida pelo projetista.
Para bocas de lobo com grelha admite-se o comportamento de um vertedor de
soleira livre, para profundidades de lâmina até 12 cm. Se um dos lados da grelha for
adjacente à guia, este lado deve ser excluído do perímetro L da mesma. A vazão deve
ser calculada pela Equação 10, substituindo o comprimento de abertura (L) pelo
perímetro do orifício (P) em metros. No caso de profundidades de lâminas maiores
que 42 cm, a vazão é calculada pela Equação 11:
Q = 2,91. A. y1
2 (11)
Onde:
A – área da grade, excluídas as áreas ocupadas pelas barras (m²);
y – Altura de água na sarjeta sobre a grelha (m). Na faixa de transição entre 12
e 42 cm, a carga a ser adotada é definida segundo julgamento do projetista.
3.3.2.3 Fatores de Redução da Capacidade de Escoamento.
Tucci (1995) afirma que, as capacidades de escoamento anteriormente citadas
podem, segundo alguns autores, sofrer redução no valor calculado, a fim de aproximar
o resultado teórico das limitações existentes nos casos reais.
Para sarjetas, após ser calculada a capacidade teórica, multiplica-se esta pelo
seu fator de redução, que leva em conta obstrução de sarjetas de pequenas
declividades por sedimentos, carros estacionados, lixos, entre outros.
52
Na Tabela 4 são apresentados os valores recomendados para os fatores de
redução de sarjetas .
Tabela 4: Fator de redução de vazão das sarjetas.
Fonte: DAEE/CETESB, 1980.
Para bocas de lobo, a redução pode ser causada por obstrução com detritos,
irregularidades nos pavimentos das ruas junto às sarjetas e alinhamento real. Na
Tabela 5 são mostrados os valores recomendados para os fatores de redução de
bocas de lobo.
Tabela 5: Fator de redução de vazão das bocas de lobo.
Fonte: DAEE/CETESB, 1980.
2.3.2.5 Galerias
O dimensionamento das galarias de drenagem é feito baseado nos princípios
das equações hidráulicas de movimento uniforme, como Manning, Chezy, entre
53
outras. O cálculo depende do coeficiente de rugosidade do material utilizado e do tipo
de canalização adotado.
No estudo em questão, será utilizada a equação de Manning. O cálculo após a
definição das bocas de lobo é feito nos seguintes passos: i) define-se o tempo de
concentração; b) estabelecem-se os caminhos da rede e se delimitam as áreas
contribuintes a cada trecho; c) em uma planilha auxiliar de cálculo procede-se o
dimensionamento (Quadro 4).
Quadro 4: Exemplo de tabela de cálculo de redes de microdrenagem.
Fonte: adaptado de Tucci, 1995.
A seguir, informações para o preenchimento do Quadro 4:
Coluna 1 - nome do trecho, identificado pelo PV de início e PV de fim;
Coluna 2 - comprimento do trecho;
Coluna 3 – área de drenagem acumulada (área de drenagem contribuinte a
cada trecho de microdrenagem + de montante);
Coluna 4 – tempo de concentração de cada trecho (para o primeiro trecho,
determina-se aplicando a metodologia recomendada. Nos trechos
subsequentes, o tempo de concentração será o do trecho inicial mais o tempo
de escoamento na galeria. O tempo de escoamento é dado pela razão do
comprimento pela velocidade do trecho anterior);
Coluna 5 – determina-se a vazão utilizando a equação do método racional;
54
Coluna 6 – determina-se o diâmetro da tubulação em função da vazão (Q) e da
declividade (S). D = 1,55. ⟨Q.n
S12
⟩
3
8 (Equação 12) – adota-se o diâmetro comercial
adequado;
Coluna 7 – determinar a declividade da galeria
Coluna 8 – Se o Dadotado > Dcalculado, deve-se calcular a lâmina percentual
(y/D), a qual levará ao raio hidráulico real e a velocidade efetiva de escoamento
no conduto. Para a determinação de 𝑦/𝐷, deve-se primeiramente determinar o
fator hidráulico (Fh) da seção, Fh =Q.n
D83.S
12
(Equação 13). Se for seção circular,
determinado o Fh, entra-se com este valor na Tabela 6 e se determinam as
relações 𝑅ℎ/𝐷 e 𝑦/𝐷. Feito o processo, recorre-se a equação de Manning e a
velocidade é recalculada, e o tempo de escoamento determinado;
Coluna 9 – velocidade de projeto, recalculada a partir dos procedimentos
apresentados para a coluna 8;
Coluna 10 – tempo de escoamento (te =comprimento
velocidade+ 𝑇𝑐 𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ𝑜 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟)
(Equação 14), determinado através dos procedimentos apresentados para a
coluna 8;
Coluna 11 – as cotas do terreno a montante e a jusante do trecho;
Coluna 12 – as cotas do greide do projeto das redes de drenagem;
Coluna 13 – calcular a profundidade de enterramento (cota do terreno – cota
do greide).
Tabela 6: Relações para fator hidráulico de seções circulares.
55
Fonte: DEP/IPH, 2005.
2.4 DIMENSIONAMENTO DA REDE SUSTENTÁVEL DE DRENAGEM URBANA
2.4.1 Vazão de projeto
Conforme citado anteriormente, o Método Racional não pode ser utilizado para
obtenção de vazões para dimensionamento de reservatórios de amortecimento, pois
este não avalia o volume de cheia e a distribuição temporal das vazões.
Neste caso, para obtenção da vazão de projeto devem-se realizar os seguintes
passos:
56
1. Definem-se o tempo de retorno, intervalo de tempo de análise das
precipitações, quantidade de intervalos de tempo;
2. Com a curva IDF definida anteriormente e os dados definidos no passo 1
calcula-se a intensidade das precipitações (mm/h);
3. Calcula-se as precipitações acumuladas (mm) e desacumuladas (mm);
4. Organiza-se as precipitações desacumuladas conforme o método dos
blocos alternados;
5. Calcula-se as precipitações efetivas com o método do Soil Conservation
Service (SCS), definindo diferentes coeficientes CN para pré e pós
urbanização;
6. Calcula-se a propagação com o Hidrograma Unitário Triangular (HUT),
definindo diferentes tempos de concentração para pré e pós urbanização;
7. Realiza-se a convolução dos valores encontrados no método SCS e no
HUT;
2.4.1.1 Método dos blocos alternados
No método dos blocos alternados, os valores de precipitações são
reorganizados de forma que o máximo incremento ocorra, aproximadamente, no meio
da duração da chuva total (DAEE/ CETESB, 1980). Os blocos de chuva seguintes são
organizados a direita e a esquerda alternadamente, até preencher a duração. O
método dos blocos alternados é realizado conforme mostrado na Tabela 7.
Tabela 7: Hietograma de 40 minutos pelo método dos blocos alternados.
57
Fonte: DEP/IPH, 2005.
2.4.1.2 Método do Soil Conservation Service (SCS)
Uma das formas mais utilizados para estimar o volume de escoamento
superficial de um evento de chuva é o método desenvolvido pelo National Resources
Conservation Center dos EUA (TUCCI, 1995)
Este método define que a lâmina escoada durante uma chuva de projeto é dada
por:
𝑄 =(𝑃−𝐼𝑎)^2
(𝑃−𝐼𝑎+𝑆) (15)
Se:
𝑄 < 𝐼𝑎 – Não há escoamento, portanto, 𝑄 = 0;
𝑄 > 𝐼𝑎 – Há escoamento, portanto, 𝑄 = 𝑄.
Onde:
Q – precipitação efetiva (mm);
P – precipitação durante evento (mm);
S – parâmetro adimensional definido por 𝑆 =(25400)
𝐶𝑁 – 254 (Equação 16) a partir
da Tabela 8;
Ia – estimativa das perdas iniciais, dado por 𝐼𝑎 = 0,2. 𝑆 (Equação 17).
58
Tabela 8: Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas.
Fonte: DEP/IPH, 2005.
2.4.1.3 Método do hidrograma unitário triangular
Segundo Tucci (1995), após estudos realizados em um grande número de
bacias e de hidrograma unitários nos EUA, técnicos do Departamento de Conservação
do Solo (SCS) verificaram que os hidrograma podem ser aproximados por relações
de tempos e vazão estimadas com base no tempo de concentração e na área das
bacias. Para simplificar ainda mais, o hidrograma unitário pode ser aproximado por
um triângulo, definido pela vazão de pico, pelo tempo de pico e pelo tempo de base
conforme a Figura 19.
Figura 19: Hidrograma unitário triangular.
59
Fonte: adaptado de Tucci, 1995.
A seguir estão descritas as relações que permitem calcular o hidrograma
unitário triangular:
O tempo de pico (𝑡𝑝) do hidrograma pode ser estimado como 60% do tempo
de concentração da bacia (𝑡𝑐), portanto: 𝑡𝑝 = 0,6. 𝑡𝑐 (Equação 18);
O tempo de subida (𝑇𝑝) do hidrograma pode ser estimado como o tempo de
pico (𝑡𝑝) mais a metade da duração da chuva (𝐷), portanto:𝑇𝑝 = 𝑡𝑝 + 𝐷/2
(Equação 19);
O tempo de base do hidrograma (𝑡𝑏) é aproximado por: 𝑡𝑏 = 𝑇𝑝 + 1,67𝑇𝑝
(Equação 20);
A vazão de pico (𝑞𝑝) do hidrograma unitário triangular é estimada por: 𝑞𝑝 =
0,208.𝐴
𝑇𝑝 (Equação 21), onde 𝑇𝑝 é dado em horas, a área da bacia (𝐴) é dada em
Km², e 𝑞𝑝 em mm de chuva efetiva.
2.4.1.4 Convolução
Aplicando os princípios da proporcionalidade e da superposição é possível
calcular os hidrogramas resultantes de eventos complexos, a partir do hidrograma
unitário. Este cálculo é feito através da convolução.
O hidrograma unitário é, geralmente, definido como uma função em intervalos
de tempo discretos. A vazão em um intervalo de tempo é calculada a partir da
convolução entre as funções de chuva efetiva (𝑃𝑒𝑓) e ordenadas do hidrograma
unitário discreto (ℎ).
60
𝑄𝑡 = ∑ 𝑃𝑒𝑓𝑖. ℎ𝑡−𝑖+1𝑡𝑖=1 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡 < 𝑘 (22)
𝑄𝑡 = ∑ 𝑃𝑒𝑓𝑖 . ℎ𝑡−𝑖+1𝑡𝑖=1−𝑘+1 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡 ≥ 𝑘 (23)
2.4.2 Dimensionamento do reservatório de detenção
2.4.2.1 Método de Puls
A equação da continuidade aplicada a um reservatório é dada por:
𝑑𝑆
𝑑𝑡= 𝐼 − 𝑄 (24)
Onde:
S – volume (m³);
t – tempo (s);
I – vazão afluente (m³/s);
Q – vazão de saída do reservatório (m³/s).
Esta equação pode ser reescrita em intervalos discretos como:
𝑆𝑡+∆𝑡−𝑆𝑡
∆𝑡= 𝐼′ − 𝑄′ (25)
Onde:
I’ e Q’ – representam valores médios de vazão afluente e defluente do
reservatório ao longo do intervalor de tempo ∆𝑡.
Considerando uma variação linear de I e Q ao longo de ∆𝑡, a equação pode ser
reescrita como:
𝑆𝑡+∆𝑡−𝑆𝑡
∆𝑡=
(𝐼𝑡+𝐼𝑡+∆𝑡)
2−
(𝑄𝑡+𝑄𝑡+∆𝑡)
2 (26)
Onde:
61
𝐼𝑡, 𝐼𝑡+∆𝑡, 𝑄𝑡 e 𝑄𝑡+∆𝑡 são os valores no início e no final do intervalo de tempo.
Uma forma mais simples de calcular a propagação de vazão num reservatório
é o método conhecido como Puls modificado. Neste método a equação acima é
reescrita como:
2.𝑆𝑡+∆𝑡
∆𝑡+ 𝑄𝑡+∆𝑡 = 𝐼𝑡 + 𝐼𝑡+∆𝑡 +
2.𝑆𝑡
∆𝑡− 𝑄𝑡 (27)
Onde os termos desconhecidos aparecem no lado esquerdo e os termos
conhecido aparecem no lado direito.
A partir da equação acima monta-se uma tabela de relação entre 𝑄𝑡+∆𝑡 e 2.𝑆𝑡+∆𝑡
∆𝑡
a partir da relação cota – área – volume do reservatório e através da relação cota e
vazão, por exemplo uma equação de vertedor ou orifício.
O volume do reservatório deve ser definido a partir do hidrograma de pré-
urbanização e de pós-urbanização, ou seja, o volume é dimensionado para que a
vazão de pico de pós-urbanização com a bacia de detenção seja, no máximo, igual a
de pré-urbanização.
2.4.2.2 Dispositivos de saída
2.4.2.2.1 Orifícios
Segundo Porto (2006), define-se orifício como uma abertura de perímetro
fechado, de forma geométrica definida, realizada na parede ou fundo de um
reservatório. O escoamento pelo orifício pode ocorrer para um local sob pressão
atmosférica, ou seja, de descarga livre, ou para uma região ocupada pelo mesmo
líquido, chamada de descarga afogada.
O cálculo da vazão de saída dos orifícios será dividido em dois casos: 1)
quando o orifício está afogado; 2) quando o orifício não está afogado.
Caso 1: No caso do orifício afogado, considera-se a lei dos orifícios que é
descrita pela Equação 28.
62
𝑄 = 𝐶𝑑. 𝐴. √2. 𝑔. 𝐻 (28)
Onde:
Q – vazão de saída (m³/s);
Cd – coeficiente de vazão (Quadro 5);
A – área da seção de saída (m²);
g – aceleração da gravidade (m/s²);
H – diferença de nível entre a superfície do reservatório e a linha de centro da
seção de saída do tubo (m).
Quadro 5: Valores de Cd para condutos circulares de concreto com entrada arredondada.
D(m) L(m)
0,15 0,30 0,45 0,60 0,75 0,90
3 0,77 0,86 0,89 0,91 0,92 0,92
6 0,66 0,79 0,84 0,87 0,89 0,90
9 0,59 0,73 0,80 0,83 0,86 0,87
12 0,54 0,68 0,76 0,80 0,83 0,85
15 0,49 0,65 0,73 0,77 0,81 0,83
18 0,46 0,61 0,70 0,75 0,79 0,81
21 0,44 0,59 0,67 0,73 0,77 0,79
24 0,41 0,56 0,65 0,71 0,75 0,78
27 0,39 0,54 0,63 0,69 0,73 0,76
30 0,38 0,52 0,61 0,67 0,71 0,74
33 0,36 0,50 0,59 0,65 0,70 0,73
36 0,35 0,49 0,58 0,64 0,68 0,71
39 0,34 0,47 0,56 0,62 0,67 0,70
42 0,33 0,46 0,55 0,61 0,66 0,69
Fonte: adaptado de Porto, 2006.
Caso 2: no caso do orifício não afogado, considera-se a fórmula de Manning
(Equação 29) para canais com escoamento permanente e uniforme para o cálculo da
vazão de saída.
𝑄 =𝐴.𝑅ℎ2/3.√𝐼𝑜
𝑛 (29)
Onde:
63
Q – vazão de saída (m³/s);
n – coeficiente de rugosidade de Manning (Tabela 9);
A – área da seção de saída (m²);
Rh – raio hidráulico (m);
Io – declividade (m/m).
2.4.2.2.2 Vertedores
Porto (2006) cita que, vertedores são dispositivos utilizados para medir e/ou
controlar a vazão em escoamento por canais (condutos livres abertos). Trata-se de
um orifício de grandes dimensões no qual foi suprimida a aresta do topo, portanto a
parte superior da veia líquida, na passagem pela estrutura, se faz em contato com a
pressão atmosférica.
O vertedor a ser utilizado no reservatório será do tipo retangular sem
contrações laterais. A vazão de saída do vertedor retangular é definida pela Equação
30.
𝑄 = 𝐶. 𝐿. ℎ3/2 (30)
Onde:
Q – vazão de saída (m³/s);
C – coeficiente de vazão (Equação 31);
L – largura da soleira;
h – carga de trabalho(m).
O coeficiente de vazão C será calculado pela Equação 32:
𝐶 = 2,215. (ℎ
ℎ𝑑)
0,148
(32)
Onde:
C – coeficiente de vazão;
h - carga de trabalho (m) ;
64
hd – carga de projeto.
65
3 METODOLOGIA
3.1 ANÁLISE DA ÁREA A SER ESTUDADA
O empreendimento utilizado para realização do estudo situa-se na cidade de
Frederico Westphalen-RS, entre os bairros Itapagé e Fátima e está em construção. O
loteamento levará o nome de “Loteamento Aomar Pigatto”, e terá uma área de
62.500,00 m². A Construtora Marcos Lima Construções e Incorporações é a
responsável pela execução da obra. Nas Figuras 20 e 21 são mostradas a localização
do loteamento no estado do RS, e uma imagem de satélite da área em questão, com
a projeção da obra, respectivamente.
Figura 20: Localização do loteamento em estudo.
Fonte: Basso, 2013.
Figura 21: Imagem da projeção do loteamento.
66
Fonte: Google Earth apud Basso, 2013.
No loteamento haverão 88 lotes, estes totalizando uma área de 37.961,36 m²
(60,74%). As áreas comuns, como ruas, passeios e área verde ocuparão 19.797,41
m² (31,68%). E a área de preservação permanente (APP) será de 4.741,23 m²
(7,59%).
A área verde ficará localizada próxima ao Arroio Lajeado Boa Esperança, que
faz divisa com o terreno do loteamento.
O solo predominante no local é composto por argilas residuais de coloração
vermelha, e a vegetação rasteira.
Na Figura 22 é demonstrada a disposição dos lotes e o perfil do terreno natural,
através de uma projeção em 3D.
Figura 22: Imagem 3D do loteamento “Aomar Pigatto”.
67
Fonte: Basso, 2013.
Anteriormente a realização do presente trabalho, o loteamento em questão já
havia sido dimensionado considerando-se diferentes métodos de drenagem
sustentável. Basso (2013), dimensionou a rede considerando a utilização de
trincheiras de infiltração, enquanto que Kipper (2015), projetou a rede a partir da
utilização de microrreservatórios de detenção instalados dentro dos lotes.
3.2 CRITÉRIOS DE PROJETO
Anteriormente ao dimensionamento final do sistema de drenagem do
loteamento em estudo, precisou-se compreender melhor alguns conceitos hidráulicos
e hidrológicos. Por isto ao longo deste item serão justificados e apresentados os
parâmetros necessários.
O dimensionamento foi realizado para duas soluções de drenagem: na
primeira, dimensionou-se uma rede de drenagem considerando um sistema de
drenagem tradicional; enquanto que para a segunda foi dimensionada um reservatório
de detenção, ou seja, um sistema compensatório de drenagem.
Para realização do dimensionamento das redes foram adotadas as
metodologias descritas a partir do item 2.2 da revisão bibliográfica do presente
trabalho. Deve-se salientar que a rede tradicional foi projetada com o método racional
e equação de Manning, entretanto, estes métodos não podem ser utilizados para
dimensionar armazenamento em reservatórios. Desta forma, dimensionou-se a bacia
de detenção considerando a bacia hidrográfica de contribuição pelo método SCS de
forma concentrada, ou seja, não se simulam os condutos, somente a contribuição da
bacia.
68
4 RESULTADOS
4.1 DIMENSIONAMENTO DA REDE DE MICRODRENAGEM
4.1.1 Parâmetros iniciais de projeto
Para o dimensionamento da rede de drenagem, foi necessário realizar-se uma
coleta de dados, características e parâmetros da bacia hidrográfica do loteamento
estudado, seguem abaixo:
1. Classificação da Bacia: definiu-se como bacia de pequeno porte, pois sua
área é de 0,0625 km² e esta é menor do que 2,5 km²;
2. Tempo de Retorno: adotou-se tempo de retorno de 2 anos, pois esta é uma
obra de microdenagem à nível residencial;
3. Tempo de Concentração: definiu-se tempo de concentração inicial igual a
10 minutos. Durante os trechos, o tempo de concentração calculou-se como
a soma do tempo de concentração inicial e do tempo de percurso na galeria;
4. Chuva de Projeto: calculou-se com a curva IDF definida na metodologia do
presente trabalho. Esta apresenta os seguintes parâmetros: a = 1076,22; b
= 0,1348; c = 9,11; d = 0,7609. Além de tempo de retorno de 2 anos e tempo
de concentração de 10 min. No Quadro 6 é demonstrado o cálculo;
5. Vazão de Projeto: como a bacia é de pequeno porte, utilizou-se o método
Racional para cálculo da vazão de projeto;
6. Coeficiente C do Método Racional: definiu-se a partir da média ponderada
demonstrado no Quadro 7;
Quadro 6: Obtenção da chuva de projeto.
69
Curva IDF Tempo (min)
Precipitação (mm/h)
a 1076,22 1 203,219205
b 0,1348 2 189,145527
c 9,11 3 177,139544
d 0,7609 4 166,761585
Tr (anos) 2 5 157,690234
Tc (min) 10 6 149,684755
7 142,561057
8 136,175811
9 130,415663
10 125,189713
Fonte: o Próprio Autor.
Quadro 7: Obtenção do coeficiente C do método racional.
Coeficiente C do Loteamento
% Área Uso do Solo Coeficiente
60,74 Lotes 0,80
23,12 Ruas/Passeios 0,95
8,56 Área Verde 0,25
7,59 APP 0,25
Coeficiente C Ponderado 0,744
Fonte: o Próprio Autor.
4.1.2 Sarjetas, bocas de bobo e galerias
Em ambos os dimensionamentos (tradicional ou sustentável), optou-se pela
utilização de sarjetas de dimensões padrão nos dois lados da via em toda extensão
do loteamento. Definiu-se altura da sarjeta igual a 15 cm, declividade longitudinal de
3% e coeficiente n de rugosidade do pavimento igual 0,017. No trecho entre os PV16
e PV18 houve a necessidade de realizar-se rebaixamento de 30 cm do greide à
jusante, a fim de atingir-se a velocidade mínima de 0,075 m/s. A planilha de cálculo e
dados utilizados encontram-se no Anexo A.
O dimensionamento das bocas de lobo também foi realizado da mesma forma
para os métodos tradicional e sustentável. Escolheram-se bocas de lobo do tipo
grelha. Definiu-se que estas ficariam dispostas nos dois lados das ruas, a montante
dos cruzamentos e afastada 20 cm do meio-fio, permitindo, assim, considerar-se todo
o perímetro da boca de lobo contribuinte para o esgotamento da água superficial.
70
Padronizaram-se as dimensões em 1,00m x 0,30m, excetuando as bocas de lobo
entre os PV2 e PV3, que necessitaram comprimento de 1,20m. A planilha de cálculo
e os dados utilizados encontram-se no Anexo B.
Para o dimensionamento das galerias seguiu-se o passo-a-passo da Tabela
10. Houve uma pequena diferença no traçado das galerias do método convencional e
sustentável: no método tradicional definiu-se apenas uma saída em direção ao Arroio
Boa Esperança, enquanto que, no dimensionamento sustentável, dividiu-se o traçado
em dois, com a intenção do reservatório de detenção receber vazões similares em
ambos os lados. Deve-se salientar que as redes foram dimensionadas a fim de
apresentar, em todos os seus trechos, velocidades finais entre 0,6 m/s e 5,0 m/s.
Nos Apêndices A e B são apresentados os traçados da rede para o método
tradicional e sustentável, respectivamente. As planilhas de dimensionamento das
galerias são mostradas nos Anexos C e D.
4.2 DIMENSIONAMENTO DA BACIA DE DETENÇÃO ON-LINE
4.2.1 Hietograma de projeto
Como base para cálculo da chuva de projeto utilizou-se a curva IDF da Bacia
“U100” situada em Iraí-RS, definida por Villar Sampaio (2011). Esta bacia foi escolhida
como base, pois é próxima da bacia do estudo que não possui parâmetros definidos.
Esta apresenta os seguintes parâmetros: a = 1076,22; b = 0,1348; c = 9,11; d = 0,7.
Além destes critérios, necessitou-se a definição da quantidade de intervalos de tempo,
dos seus tamanhos e do tempo de retorno. Definiram-se 1440 intervalos de tempo de
1 minuto cada, ou seja, 24 horas de precipitação, estabeleceram-se estes parâmetros
a fim de detalhar-se ao máximo a precipitação.
Embora reservatórios de detenção sejam, normalmente, dimensionados para
tempos de retorno de 10 anos ou mais, relativamente à importância da obra, definiu-
se um tempo de retorno de 2 anos para a obra em estudo. Adotou-se este tempo de
retorno a fim de, após o dimensionamento da bacia, realizar-se uma comparação de
custos com os dimensionamentos das trincheiras de infiltração, realizado por Basso
(2013), e microrreservatórios nos lotes, realizado por Kipper (2016).
71
No Gráfico 1 são apresentados os 20 maiores dados de precipitação calculados
com a equação IDF e demais parâmetros definidos anteriormente. Estes foram
reorganizados conforme o Método dos Blocos Alternados.
Gráfico 1: Precipitação rearranjada pelo método dos blocos alternados.
Fonte: o próprio autor.
4.2.2 Obtenção dos hidrogramas
Para definir-se o volume do reservatório de detenção é necessário que sejam
calculados os hidrogramas de pré e pós urbanização da bacia em estudo. Para isto,
deve-se, primeiramente, aplicar o Método CN do Soil Conservation Service (SCS)
para cálculo das precipitações efetivas. Fixaram-se dois diferentes coeficientes CN,
um de pré-urbanização e um de pós-urbanização. Estabelece-se este coeficiente
utilizando os fatores apresentados no Quadro 5.
Nos Quadros 8 e 9 são apresentados os coeficientes CN para a situação de
pré e pós-urbanização, respectivamente.
Quadro 8: CN de pré-urbanização.
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,75
3,00
3,25
3,50
711 712 713 714 715 716 717 718 719 720 721 722 723 724 725 726 727 728 729 730
Pre
cip
itação (
mm
)
Tempo (minutos)
72
CN - Pré-urbanização
Cobertura do Solo % CN A x CN
Floresta Densa 100,00% 66 66,00
Fonte: o próprio autor.
Quadro 9: CN de pós-urbanização.
CN - Pós-urbanização
Cobertura do Solo % CN A x CN
Lotes 60,74% 92 55,88
Áreas Comuns 31,68% 90 28,51
APPs 7,59% 66 5,01
CN ponderado 89,40
Fonte: o próprio autor.
Após a aplicação das Equações 15, 16 e 17 para os coeficientes CN definidos,
calcularam-se os intervalos de tempo em que a precipitação passa escoar
superficialmente na bacia do loteamento. Na bacia não urbanizada, o escoamento
superficial começou aos 658 minutos de precipitação, enquanto que, para a bacia pós-
urbanização, isto passou a ocorrer a partir dos 269 minutos de chuva. Além disto, o
escoamento superficial calculado após 24 horas de precipitação foi muito maior na
bacia urbanizada, passou de aproximados 33,70 mm, para 82,09 mm. Estes
resultados evidenciam que a impermeabilização do solo, realizada pela ação humana,
aumenta consideravelmente a possibilidade de alagamentos.
Nos Quadros 10 e 11 são apresentados dados de precipitação efetiva
acumulada, isto é, a parte da chuva que escoou superficialmente, em diferentes
intervalos de tempo.
Quadro 10: Escoamento superficial na bacia pré-urbanizada.
73
Tempo (min)
P. Efetiva Acumulada
(mm)
1 0,000000
100 0,000000
269 0,000000
500 0,000000
659 0,000396
900 23,866255
1220 30,724867
1440 33,703507
Fonte: o próprio autor.
Quadro 11: Escoamento superficial na bacia pós-urbanização.
Tempo (min)
P. Efetiva Acumulada
(mm)
1 0,000000
100 0,000000
269 0,000018
500 1,756017
659 8,223599
900 66,711106
1220 77,569103
1440 82,087821
Fonte: o próprio autor.
Após o cálculo das precipitações efetivas, houve a necessidade de avaliar-se a
propagação das mesmas dentro da bacia, para isto utilizou-se o Método do
Hidrograma Unitário Triangular (HUT).
Calcularam-se os hidrogramas unitários triangulares de pré e pós-urbanização.
Conforme definiu-se previamente, adotou-se tempo de concentração de 10 minutos
na bacia após a urbanização. A impermeabilização dos solos faz com que o tempo de
concentração de uma bacia seja menor, portanto, adotou-se um tempo de
concentração de 20 minutos para a bacia não urbanizada.
Os hidrogramas foram calculados a partir das Equações 18, 19, 20 e 21. Nos
Gráficos 2 e 3 são apresentados os hidrogramas unitários triangulares.
74
Gráfico 2: Hidrograma unitário triangular - pré-urbanização.
Fonte: o próprio autor.
Gráfico 3: Hidrograma unitário triangular – pós-urbanização.
Fonte: o próprio autor.
Com os dados de precipitação efetiva e de propagação do hidrograma unitário
triangular realizou-se a convolução. A resposta da convolução é o hidrograma gerado
pela precipitação de 24 horas com 2 anos de tempo de retorno na bacia (Gráfico 4).
0,000
0,0050,010
0,0150,020
0,025
0,030
0,0350,040
0,0450,050
0,055
0,0600,065
0,070
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031323334
Vaz
ão (
m³/
s.m
m)
Tempo (minutos)
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Vaz
ão (
m³/
s.m
m
Tempo (minutos)
75
Gráfico 4: Hidrogramas resultantes de pré e pós-urbanização.
Fonte: o próprio autor.
Ao analisar-se os dados dos hidrogramas resultantes pode-se afirmar que, com
a impermeabilização dos solos da bacia os picos de vazão passaram a ser maiores.
Antes da urbanização o pico de vazão era de, aproximadamente, 0,49 m³/s e ocorria
aos 742 minutos. Após a urbanização, além deste pico de vazão ter aumentado para,
aproximadamente, 1,78 m³/s, foi adiantado para 726 minutos.
4.2.3 Volume do reservatório de detenção on-line
Reservatórios de detenção são dimensionados a fim de que, após sua
instalação, o hidrograma da bacia em estudo passe a ter um pico de vazão
aproximado à vazão máxima antes de ocorrer a urbanização. Portanto, definiu-se a
vazão de pico de 0,49 m³/s como a vazão limite para o dimensionamento do
reservatório.
Para a obtenção do hidrograma, após a instalação da bacia de detenção,
utilizou-se o Método de Puls. Para aplicação deste método definem-se cotas e
volumes de reservatório e os dispositivos de saída. Apenas após diversas simulações
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
Vaz
ão (
m³/
s)
Tempo (minutos)
Pré-urbanização Pós-urbanização
76
de cotas, volumes e dispositivos de saída chegou-se a uma vazão de saída próxima
a vazão de pico no período não urbanizado.
Definiu-se que os taludes do reservatório seriam 1:1,25. Para calcular-se a
relação de taludes deve-se realizar um estudo detalhado do solo. Nos Quadros 12 e
13 são apresentadas, respectivamente, as dimensões e relação cota-volume do
reservatório.
Quadro 12: Dimensões reservatório de detenção.
Dimensões
Comprimento Topo (m) 100
Comprimento Base (m) 96
Largura Topo (m) 15
Largura Fundo (m) 13
Altura (m) 1,5
Fonte: o próprio autor.
Quadro 13: Relação cota/volume do reservatório.
Cota Atingida
(m)
Volume Atingido (10^6m³)
1,50 0,002252585
1,25 0,001870910
1,00 0,001491728
0,75 0,001115046
0,50 0,000740864
0,25 0,000369182
Fonte: o próprio autor.
Definiu-se que, durante os períodos de estiagem, o reservatório de detenção
utilizar-se-ia para lazer. Para isto, dimensionou-se dois campos de futebol para 5
jogadores em cada time. Adotaram-se as dimensões 37 x 12 metros.
Estabeleceu-se que haveriam duas estruturas de saída no reservatório. A
primeira, um orifício descarregador de fundo, considerado como um tubo curto quando
afogado, e como um canal de escoamento permanente uniforme, quando não
77
afogado. No Quadro 14 são apresentados os coeficiente e dimensões do orifício. Os
coeficientes de vazão e de rugosidade de Manning foram adotados conforme o
Quadro 5 e Tabela 1, respectivamente.
Quadro 14: Coeficientes e dimensões do orifício.
Orifício Descarregador de Fundo
Coeficiente de Vazão 0,65
Coeficiente de Manning 0,013
Comprimento 15 (m)
Diâmetro 0,3 (m)
Área da Seção 0,07068375 (m²)
Declividade 0,001 (m/m)
Raio Hidráulico 0,075 (m)
Fonte: o próprio autor.
A segunda estrutura escolhida foi um vertedor retangular sem contrações
laterais. Usualmente, vertedores são dimensionados para tempos de retorno entre 50
e 500 anos, devido a sua importância, entretanto, o presente trabalho possui intuito
comparativo com demais métodos de drenagem no loteamento estudado, portanto
dimensionou-se para um tempo de retorno de 2 anos. No Quadro 15 são apresentados
os coeficientes e dimensões do vertedor adotado.
Quadro 15: Coeficientes e dimensões do vertedor.
Vertedor Retangular
Coeficiente de Vazão 1,5 (m)
Cota Máxima 1,5 (m)
Cota da Soleira 1,3 (m)
Altura 0,2 (m)
Largura da Soleira 1,9 (m)
Fonte: o próprio autor.
No Gráfico 5 é apresentado o novo hidrograma da bacia utilizando o
reservatório de detenção. No Gráfico 6 é realizada a comparação entre os
78
hidrogramas de pré-urbanização, pós-urbanização sem reservatório e pós
urbanização com reservatório.
Gráfico 5: Hidrograma da bacia utilizando o reservatório de detenção.
Fonte: o próprio autor.
Gráfico 6: Comparação dos hidrogramas gerados.
Fonte: o próprio autor.
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.0001.1001.2001.3001.4001.500
Vazão (
m³/
s)
Tempo (minutos)
Bacia de Detenção
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.0001.1001.2001.3001.4001.500
Vazão (
m³/
s)
Tempo (minutos)
Pré-urbanização Pós-urbanização Bacia de Detenção
79
Ao analisar-se o Gráfico 6 é possível perceber-se que com a instalação do
reservatório de detenção, o hidrograma da bacia voltou aos padrões de pré-
urbanização. No Apêndice C é apresentado um croqui do reservatório de detenção.
4.3 ORÇAMENTOS
Orçaram-se os itens com base nos preços estimados pelas tabelas SINAPI
(Sistema Nacional de Preços e Insumos, da Caixa Econômica Federal) e SICRO 2
(Sistema de Custos Rodoviários, do DNIT) e a partir de pesquisas de preço.
Estabeleceu-se como data-base para o orçamento o mês de janeiro de 2016, visto
que a última atualização de preços realizada pelo DNIT foi neste mês. Considerou-se,
também, um BDI de 25%, que é a bonificação de despesas indiretas e engloba gastos
com administração central, risco, seguro, entre outros.
Montaram-se dois orçamentos. O primeiro, para uma rede de drenagem
tradicional, utilizando como estruturas de drenagem apenas as sarjetas, bocas de lobo
e galerias. No Anexo E é apresentado este orçamento. O segundo orçamento
realizou-se considerando a rede de drenagem com um sistema compensatório, no
caso, a bacia de detenção, além das sarjetas, bocas de lobo e galerias, este
orçamento é mostrado no Anexo F.
A rede de drenagem dimensionada pelo método tradicional apresentou um
custo de R$546.094,86, enquanto que, a rede de galerias, em conjunto com uma bacia
de detenção, apresentou custo total de R$634.585,71, sendo, portanto, a rede
sustentável 16,20% mais cara. Embora a rede com o reservatório de detenção seja
mais custosa, ela ainda possui diversas vantagens, como: a recarga do lençol freático,
o amortecimento do pico de vazão no arroio Boa Esperança, espaço de lazer que
poderá ser utilizado nos períodos não chuvosos do ano, entre outras.
Antes de comparar-se os custos dos dimensionamentos do presente trabalho
com os dimensionamentos realizados por Basso (2013) e Kipper (2015), é necessário
ajustar os preços a partir da inflação acumulada durante o período. Segundo Kipper
(2015), os orçamentos foram realizados com a data-base de setembro de 2014. A
inflação acumulada entre esta data e janeiro de 2016, data-base do presente trabalho,
foi de 13,17%.
80
Além disto, faz-se necessário frisar que Basso (2013) e Kipper (2015) utilizaram
diferentes parâmetros em seus orçamentos. Há variações, por exemplo, nos
coeficientes de Manning adotados, nos tipos de tubulações e poços de visitas, nos
coeficientes C, utilizado no Método Racional, entre outros. Tais diferenças podem
impactar em maiores ou menores custos.
A rede sustentável com trincheiras de infiltração, dimensionada por Basso
(2013) e com custo atualizado para setembro de 2014 por Kipper (2015) custava,
nesta data, R$ 445.169,60. Ao atualizar-se este preço pela inflação acumulada e
aplicando o BDI, chega-se a um custo total de R$629.478,05, apenas R$4.837,66
mais barato com relação a rede sustentável dimensionada no presente trabalho. Não
se pode afirmar com certeza qual dos métodos é realmente o menos custoso, devido
algumas diferenças nos parâmetros de projeto.
A rede sustentável com microrreservatórios de detenção, dimensionada por
Kipper (2015), em setembro de 2014, custava R$528.197,34. Ao aplicar-se o BDI e a
inflação acumulada, obteve-se um custo total atualizado de R$747.201,16.
Apresentando-se, portanto, R$112.615,45 maior caro do que o sistema com uma
bacia de detenção. Mesmo considerando que foram utilizados diferentes parâmetros,
tal diferença de custo deixa claro que ao menos financeiramente o reservatório de
detenção é uma melhor opção do que microrreservatórios de detenção em cada lote.
81
5 CONCLUSÃO
O crescimento desorganizado das cidades brasileiras torna-se mais
preocupante a cada dia. O aumento do escoamento superficial vem causando perdas
econômicas, humanas e ambientais. Por estes motivos, medidas de drenagem
sustentáveis e de baixo impacto vêm ganhando mais atenção no Brasil.
Ao analisar-se os resultados obtidos, conclui-se que o método de drenagem
sustentável definido para o loteamento em questão (reservatório de detenção on-line),
é viável economicamente ao compararmos com as trincheiras de infiltração de Basso
(2013) e com os microrreservatórios de detenção de Kipper (2015).
Embora o sistema o sistema de drenagem com a bacia de detenção seja mais
oneroso comparado ao sistema tradicional, é justificável a sua utilização, visto um
melhor funcionamento da rede, uma melhor recarga dos lençóis freáticos e um
amortecimento no pico de vazão sobre o Arroio Boa Esperança.
É importante salientar-se, também, que, embora o custo econômico direto para
o empreendedor de uma rede tradicional seja menor, se levado conta que
eventualmente a Fundação Estadual de Preservação Ambiental (FEPAM) ou
Prefeitura podem cobrar pelas obras a serem realizadas no arroio no qual será
lançada a drenagem acrescida pelo condomínio, certamente ficará mais caro do que
a utilização do reservatório de detenção para controle da drenagem.
Pode-se ressaltar que ainda cabem estudos de implantação de outras formas
de drenagem compensatória, como poços de infiltração, bacias de detenção off-line e
pavimentos permeáveis, por exemplo.
Por fim, baseando-se pelo comparativo desenvolvido durante o trabalho, a rede
de drenagem com a bacia de detenção dimensionada, além de cumprir seu objetivo
de amortecer a vazão de pico, também não é excessivamente mais onerosa com
relação a rede tradicional de drenagem, podendo até, em certos casos, ser mais
barata. Desta forma, sua implantação é justificável.
82
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BAPTISTA, M. B.; NASCIMENTO, N. O.; BARRAUD, S. Técnicas Compensatória sem Drenagem Urbana. 1º Edição. - Porto Alegre: ABRH, 2005.
BARBOSA, V. L.; NASCIMENTO JÚNIOR, A.F. Expansão urbana: alguns aspectos da Degradação sócio-ambiental em áreas de fundo de vale na cidade de Bauru-SP. FÓRUMAMBIENTAL DA ALTA PAULISTA, IN: Periódico Eletrônico do Fórum Ambiental da AltaPaulista, v. 3, p.1827-1847, 2007.
BASSO, F. Análise das Vantagens e Desvantagens entre Sistemas de Drenaem Tradicional e Sistemas Compensatórios. Santa Maria, 2013
CADORE, R. Análise da Eficiência de Bacias de Detenção para Controle Sustentável da Drenagem Urbana num Empreendimento Típico de Santa Maria. Santa Maria, 2013 CANHOLI, A. P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes, São Paulo, 2005. CANHOLI, A. P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes, 2. ed, São Paulo, 2014. CONCREMAT. PDDrU- Plano Diretor de Drenagem Urbana da Prefeitura Municipal Teresina (PI). Teresina, 2010.
CONCREMAT, Plano Diretor de Drenagem Urbana de Manaus, manual de projeto. Manaus, 2011.
DAEE/CETESB. Drenagem Urbana. Segunda Edição, São Paulo (SP).1980.
DEP/IPH – Departamento de Esgotos e Águas Pluviais de Porto Alegre, Plano Diretor de Drenagem Urbana de Porto Alegre, Manual de Drenagem Urbana Volume VI. Porto Alegre, 2005. IBGE. Censo Demográfico 2010. Disponível no site: http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/populacao/censo2010/default.shtm. Acesso em 10 de abril de 2016.
KIPPER, A. Drenagem Urbana: Comparativo de custos no dimensionamento utilizando
sistemas de drenagem tradicional (higienista), e compensatatória com
microrreservatórios. Santa Maria, 2015.
83
LIMA - QUEIROZ, J. C.; BALABRAM, P. R.; BAPTISTA, M. B. A urbanização e alguns de seus impactos na cidade de Belo Horizonte. In: Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos,15., 2003, Curitiba.Anais... Curitiba : ABRH, 2003. 15 p. (Anais em CD). MARTINS, J. R. S. Obras de Macrodrenagem. In: Tucci,C.E.M.; Porto, R.L.L.; Barros, M.T.
Drenagem Urbana. Porto Alegre: Ed. Universidade/UFRGS/ABRH, 1995, V.5, p.168-240.
PORTO, R. M. Hidráulica Básica. 4. ed. São Carlos (SP), 2006. SAMPAIO, M. V. Espacialização dos Coeficientes das Equações das Chuvas Intensas em Bacias Hidrográficas do RS. Editora da UFSM, 2011.
SILVEIRA, André L.L., Ciclo hidrológico e bacia hidrográfica. In Hidrologia Ciência e Aplicação. Cap2, Editora UFRGS. Porto Alegre, 2004.
TUCCI, C. E. M Drenagem Urbana disponível no site http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-67252003000400020, 2003.
TUCCI, C. E. M. (org.) Hidrologia: ciência e aplicação. 2 ed. Porto Alegre: Ed. Da UFRGS, 1997.
84
ANEXO A: PLANILHA DE DIMENSIONAMENTO DAS SARJETAS.
85
ANEXO B: PLANILHA DIMENSIONAMENTO DAS BOCAS DE LOBO.
86
ANEXO C: PLANILHA DE DIMENSIONAMENTO DAS GALERIAS NA REDE TRADICIONAL.
87
ANEXO D: PLANILHA DE DIMENSIONAMENTO DAS GALERIAS NA REDE SUSTENTÁVEL.
88
ANEXO E: ORÇAMENTO PARA A REDE DE DRENAGEM TRADICIONAL.
89
ANEXO F: ORÇAMENTO PARA A REDE SUSTENTÁVEL DE DRENAGEM.
90
APÊNDICE A: TRAÇADO DA REDE TRADICIONAL.
91
APÊNDICE B: TRAÇADO DA REDE SUSTENTÁVEL.
92
APÊNDICE C: CROQUI DO RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO.
