IPTU hidrológico: alternativa à impermeabilização crescente nas cidades

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1 IPTU hidrológico: alternativa à impermeabilização crescente nas cidades Raphael Corrêa Medeiros a*, Eduardo A. da Silva Casado a a Engenharia Hidráulica e Saneamento. Escola de Engenharia de São Carlos, USP. Av. Trabalhador São-Carlense, 400, São Carlos, Brasil. medeiroscg@yahoo.com.br. * Autor para correspondência: , medeiroscg@yahoo.com.br. Palavras-chave: drenagem urbana, tarifa, uso, ocupação do solo Título abreviado: IPTU Hidrológico ABSTRACT In contrast to the increase in urban sealing, the proposition of a fee IPTU water can be of great value. This paper suggests a model for calculating the rate, in a case study in a watershed. From the use of methods: Soil Conservation Service (SCS) and Rational Method, the model may prove to be as a management tool for use and occupation of land in urban areas. RESUMO Em contrapartida ao aumento da impermeabilização urbana, a proposição de uma taxa IPTU hidrológico pode ser de grande valia. O presente trabalho sugere um modelo de cálculo dessa taxa, em um estudo de caso em uma microbacia hidrográfica. A partir da utilização dos métodos: Soil Conservation Service (SCS) e Método Racional o modelo pode vir a constituir como ferramenta de gestão para uso e ocupação do solo em áreas urbanas. INTRODUÇÃO 1

2 Na zona urbana, a superfície impermeável faz com que grande parte da água que chega à bacia hidrográfica por precipitação escorra sobre a superfície do solo, havendo redução do volume de água que atinge os aqüíferos subterrâneos e servem de abastecimento dos rios, lagos, poços. A figura 1 mostra as alterações quanto ao regime de escoamentos superficial, subsuperficial e subterrâneo devido à urbanização em um terreno, mas que pode ser ampliado para uma bacia hidrográfica urbana. Figura 1: Características das alterações nos escoamentos devido à urbanização. (Adaptado de SCHUELER, 1987, citado em TUCCI, 2002). Com problemas cada vez mais evidentes em relação à demanda hídrica de uma bacia hidrográfica, tornam-se imprescindíveis estudos que visem a armazenar, ou ainda a retardar a saída da água na própria bacia. O uso e manejo do solo nas cidades podem acelerar a velocidade do escoamento superficial e assim, elevar o nível dos rios e córregos rapidamente o que acarreta inúmeros inconvenientes à população. A erosão também está diretamente ligada à utilização e permeabilidade do solo, sendo retratados na mídia de forma quase diárias, os deslizamentos, o carreamento de 2

3 partículas de solo para os cursos d água e por fim assoreamento do mesmo; perda de nutrientes em solos agrícolas; interrupção de vias públicas, etc. É a partir de um cenário que, com o decorrer do tempo se mostra mais preocupante pela intensidade e periodicidade, há a necessidade de estudo da drenagem urbana a fim de se propor projetos e soluções. Uma medida é a inclusão de taxa uma multa, por exemplo para lotes urbanos onde a lâmina de água alcance valores mais elevados quando comparados com a da bacia hidrográfica; ou a diminuição desta taxa em lotes com valores mais baixos de lâmina de água. A taxa seria atribuída no intuito de incentivar: o aumento de permeabilidade de um lote urbano, seja por negociação com outro lote em situação contrária, ou através do pagamento de um IPTU hidrológico ao poder público; a promoção de novas tecnologias para armazenamento de água no próprio lote trabalhando com uma visão da micro e também, da macro-drenagem. A proposição de que a água é escassa, pela própria Lei 9433/97, pondera positivamente a contribuição de análises econômicas para estudo do desenvolvimento sustentável. Porém, sendo a água um bem público, deve ser regulamentada pelo poder público; sendo difícil, portanto, integrá-la ao mercado. No entanto, sendo a água influenciada qualitativa e quantitativamente pelas atividades humanas e, no estudo de caso, nas porcentagens de impermeabilização do solo e aumento da lâmina d água de escoamento, a água de melhor qualidade e também, quantidade, passa a ter valor e uma demanda sendo seu preço determinado pela oferta e procura (PEARCE, 2000). Mesmo assim, como a água não é cotada em um mercado, a valoração desse recurso natural é complicada, deve-se, então, impreterivelmente ponderar os benefícios 3

4 e os impactos ambientais agregados (custos) para a obtenção desse benefício (asfalto, construções, etc). METODOLOGIA Estudo de Caso Foram escolhidos dois lotes urbanos da bacia hidrográfica do córrego Jockey Clube, localizada na cidade de São Carlos SP (figura 2). Figura 2: Detalhe da bacia do córrego Jockey Clube, São Carlos - SP (Google Earth, 2008). O lote 1 possui área aproximada de 600 m², tendo como principal característica uma pequena parcela de sua área impermeável. O lote 2, com área aproximada de 540m², possui praticamente toda a sua área impermeabilizada. Os horizontes de planejamento são para os anos de 1900, 2005 e O tempo de retorno das precipitações foi de cinco anos. Para os cálculos, as seguintes hipóteses foram lançadas: precipitação é uniforme espacialmente; escoamento ocorre em superfícies homogêneas. 4

5 A partir do trabalho de Esteves (2003), foram obtidos os parâmetros referentes à bacia hidrográfica para cálculo do tempo de concentração, para os anos de 1900, 2005 e 2010, conforme a tabela 1. Tabela 1: Parâmetros da bacia do córrego Jockey Clube. Área da bacia 1.13 km² Comprimento do talvegue km Desnível máximo 63 m Declividade do talvegue m/m Foi aplicado o método do Soil Conservation Service (SCS), que para bacias urbanas necessita de ajustes quanto à área impermeabilizada e da parcela dos canais que sofrem modificações (McCUEN, 1982; ESTEVES, 2003). A classificação do tipo de solo (tipo C ) também foi baseada no trabalho de Esteves (2003). As chuvas de projeto foram obtidas da equação I-D-F de São Carlos (RIGHETTO, 1998). A determinação do Curve Number (CN) e o cálculo do escoamento superficial da bacia hidrográfica, pelo Método Racional, foram feitos de acordo com Tucci (1993). Após essa seqüência de cálculos foi encontrada a lâmina de escoamento (Qe) da bacia do Jockey Clube, e da mesma forma, para os dois lotes urbanos escolhidos para comparação. Metodologia proposta para aplicação da cobrança A avaliação dos lotes foi feita anualmente para determinação dos parâmetros Q e e S máx. Os resultados foram comparados com os valores da bacia fixados no ano-base , gerando os índices para composição do cálculo da cobrança. Também tiveram de ser determinados os índices de ocupação do solo (I Ocup ) e de armazenamento artificial 5

6 (I Artif ). Este último refere-se a medidas que os proprietários dos imóveis poderão tomar para compensar os efeitos da impermeabilização. A fórmula proposta para ser utilizada no cálculo da cobrança é a equação 1: T Hid = {[ I Qesp + I Ocup (3* I Sartif )]/ I Smáx }* (0.1*IPTU esp ) (1) Os parâmetros e índices envolvidos no cálculo da cobrança são: Tarifa Hidrológica (T Hid ), a ser cobrada anualmente em conjunto com o Imposto sobre Propriedade Territorial Urbana (IPTU), expressa em valor monetário (reais, R$) por unidade de área do lote (metros ao quadrado, m²). Vazão específica (Q e ). Expressa em metros cúbicos por segundo por quilometro quadrado (m³/s.km²). É determinada através do cálculo da vazão produzida a partir do lote, devido a uma precipitação específica. Como apresentado anteriormente, para este modelo de cobrança definiu-se a utilização do Método Racional, pela sua simplicidade e bons resultados quando aplicado a pequenas áreas. Índice de vazão específica do lote (I Qesp ). É a relação, adimensional, entre a vazão específica do lote e a vazão específica da bacia no ano-base, de acordo com equação 2. I Qesp = Q e, lote / Q e, bacia (2) Índice de ocupação do solo. Indicador adimensional, expresso pela relação entre a área ocupada do lote que tenha sofrido efeito de impermeabilização (A imp ) e a área total do lote (A tot ), equação (3). I Ocup = A imp / A tot (3) Índice de armazenamento artificial no lote (I Sartif ). É relação, adimensional, entre a somatória da capacidade de armazenamento de todos os dispositivos instalados no lote com o objetivo de retenção de água (S artif ) e a capacidade máxima de armazenamento de água no solo na bacia no ano-base. A obtenção do I Sartif se dá através da equação (4): 6

7 I Sartif [mm] = Volume total retido no lote [m³] / Área total do lote [m²] * 1000 (4) Índice de armazenamento de água pelo solo no lote (I Smáx ). É a relação, adimensional, entre a capacidade máxima de armazenamento de água pelo solo no lote e a capacidade máxima de armazenamento de água no solo na bacia no ano-base, ambos em lâmina equivalente expressa em milímetros (mm), de acordo com a equação (5). I Smáx = S máx, lote / S máx, bacia (5) Fluxograma geral para cálculo da tarifa: Método Racional / SCS Definição do ano-base Determinação de Q e, S max para a bacia Determinação de Q e, S max e A imp para o lote Determinação dos índices I Qesp, I Ocup, I Sartif, I Smáx para lote avaliado Cálculo da Tarifa Hidrológica (Equação 1) RESULTADOS E DISCUSSÃO O cálculo do escoamento superficial da bacia hidrográfica foi realizado pelo Método Racional. Os valores encontrados para a bacia, nos três cenários, são reportados na tabela 2. Tabela 2: Valores encontrados pelo Método Racional para a bacia hidrográfica. Cenários V (m/s) Q pico (m³/s)

8 Q esp (m³/s.km²) C S máx (mm) Ia (mm) F (mm) Qe (mm) V: velocidade de escoamento; Q pico : vazão de pico específica; C: coeficiente de runoff; S máx : armazenamento máximo do solo; Ia: perdas iniciais; F: infiltração; Qe: lâmina de escoamento da bacia hidrográfica. Observa-se, então, na tabela 2, um sucessivo aumento da lâmina de escoamento da bacia, diretamente relacionado à impermeabilização desta. Na tabela 3, estão reportadas as características dos dois lotes urbanos escolhidos aleatoriamente dentro da bacia hidrográfica. Tabela 3: Características físicas dos dois lotes urbanos. Lote 1 Lote 2 Largura (m) Comprimento (m) Área (km²) Os cálculos feitos para os dois lotes urbanos escolhidos procederam da mesma forma que os realizados para toda a bacia hidrográfica. Os resultados estão expostos nas tabelas 4. Tabela 4: Resultado dos cálculos para os lotes 1 e 2. Lote 1 Lote 2 Cenários

9 A imperm (%) (1) A perm (%) (2) C (adm) (3) I (mm/h) (4) Q pico (m³/s) (5) Q esp (m³/s.km²) (6) CN médio (adm) (7) S max (mm) (8) Ia (mm) (9) F (mm) (10) Qe (mm) (11) (1) % da área do lote impermeabilizada; (2) % da área do lote permeável; (3) Coeficiente de Runoff; (4) Intensidade da precipitação; (5) Vazão de pico (Método Racional); (6) Vazão de pico específica; (7) CN do lote (TUCCI, 1993); (8) Armazenamento do solo; (9) Perdas iniciais; (10) Infiltração; (11) Lâmina de escoamento. O lote 1 possui pouca área impermeabilizada, mesmo assim, há um aumento dessa área o que, consequentemente, acarreta maiores coeficientes de runoff, vazões de pico, CN do lote; e menores armazenamento do solo, perdas iniciais, infiltração. Mas se pode ainda verificar que não há lâmina de escoamento (Qe) proveniente deste lote, pois apesar de o armazenamento do solo diminuir, este continua no decorrer dos anos, ainda maior que a lâmina precipitada na bacia (tabela 2). Com relação ao lote 2, a progressiva impermeabilização do terreno implica todas as conseqüências relatadas para o lote 1, porém, com o agravante de o armazenamento de água no solo, com os anos, se tornar menor que a lâmina precipitada na bacia, o que gera a lâmina de escoamento de e mm nos anos de 2005 e 2010, 9

10 respectivamente. E será sobre essa lâmina de escoamento e o armazenamento de água no solo que a tarifa hidrológica irá atuar. A fim de comparar a o escoamento superficial resultante normalmente da bacia hidrográfica em relação aos lotes, optou-se pela vazão de pico específica, como pode ser mostrado na figura [Qesp m³/s.km²] Bacia Lote 1 Lote 2 Cenários Figura 3: Vazão específica dos lotes e da bacia hidrográfica para os três cenários. Note o acompanhamento da vazão específica da bacia com o lote 2. Deve-se também atentar para o fato de que a impermeabilização do lote afeta diretamente a impermeabilização da bacia, como um todo figura 4. Isso, com o passar do tempo, faz com que a vazão específica da bacia aumente, e lotes com crescente impermeabilização acabem fugindo da taxa hidrológica. Assim, a fixação de um ano base foi essencial para o estudo comparativo. 10

11 [Variação da área de cobertura natural %] Bacia Lote 1 Lote Cenários Figura 4: Variação da área de cobertura natural nos três cenários, para os lotes e bacia hidrográfica. Mais uma vez, vê-se o acompanhamento da impermeabilização do lote 2 com a impermeabilização da bacia hidrográfica. A partir dos resultados obtidos no estudo dos dois lotes inseridos na Bacia do Córrego do Jockey Clube, aplicou-se a metodologia de cobrança proposta. Primeiramente, são mostrados nas tabelas 5 e 6, os dados da bacia no ano base 2005, e os dados dos lotes para o ano de Tabela 5: Dados da bacia no ano de Dados da bacia no ano-base 2005 Qe 7.53 m³/s.km² Vazão específica S max mm Armazenamento no solo Tabela 6: Dados dos lotes urbanos para o ano de Lote 1 Lote 2 Dados dos lotes para

12 A tot m² Área do lote A imp m² Área impermeabilizada do lote I Ocup adm Aimp/Atot IPTU esp R$/m² Valor do IPTU/m² (estimado) Qe m³/s.km² Vazão específica I Qesp adm Índice vazão específica S max mm Armazenamento no solo I Smax adm Índice armazenamento no solo A partir desses dados iniciais, foi criado um cenário de estudo para o ano de 2010, como pode ser averiguado na tabela 7. Tabela 7: Avaliação da cobrança da Tarifa Hidrológica Cálculo da cobrança (equação 1) Lote 1 Lote2 T Hid R$/m² Tarifa hidrológica por m² T Hid total R$ Tarifa total para o lote IPTU R$ Valor do IPTU sem T hid IPTU tot R$ Valor total do IPTU com T hid Diferença % Variação do valor do imposto CONCLUSÕES O modelo de cobrança proposto apresentou boa aplicabilidade para os lotes estudados e para o cenário escolhido. Entretanto, para uma aplicação mais ampla, é necessária uma melhor avaliação a partir de uma amostragem maior de lotes e também através da simulação de outros cenários. 12

13 Deve ser dada especial atenção para a aplicação de medidas compensatórias pelos proprietários, de modo que o modelo de cobrança permita o abatimento total da Taxa Hidrológica e, eventualmente, qualifique o proprietário a pleitear ressarcimento caso obtenha índices melhores que os fixados no ano-base. Resultados (não mostrados) demonstram que, através da adoção de medidas compensatórias é possível reduzir ou mesmo evitar os efeitos da cobrança da Tarifa Hidrológica. Uma medida, como a instalação de reservatório para a retenção de água no lote mostrou-se eficaz sob o aspecto financeiro, porém pode encontrar restrições técnicas, especialmente em lotes com alto índice de ocupação. Por outro lado, através de regulamentação adequada, proprietários podem investir em medidas compensatórias a serem instaladas em lotes de terceiros, ou mesmo em lotes públicos, sendo necessária uma avaliação econômica para a escolha entre o pagamento da Tarifa Hidrológica ou da realização de investimentos em equipamentos e instalações. A aplicação de uma política de cobrança dentro dos moldes propostos neste trabalho deve estar amplamente amparada por claras definições, contidas tanto no Plano Diretor do Município, bem como na legislação de zoneamento urbano e de uso e ocupação do solo. A importância destas definições fica evidente em uma situação de um lote que, no ano-base escolhido, não possuía qualquer uso ou ocupação. Evidentemente, quando seu proprietário decidir pelo uso do lote, os índices vinculados ao modelo de cobrança proposto serão fortemente modificados, gerando a princípio, um alto valor de cobrança. O presente trabalho não contempla estes casos, para os quais deverão ser estabelecidos critérios diferenciados. 13

14 Em última análise, o modelo constitui uma ferramenta de gestão para o poder público, que através de instrumentos econômicos promove o incentivo à adoção de melhores práticas para o uso e ocupação do solo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Brasil, Lei 9433 de 8 de Janeiro de Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos. Esteves, R. L Estratégias Metodológicas da Bacia Escola para o Gerenciamento Ambiental da Drenagem Urbana. Relatório Final do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica PIBIC. São Carlos. CNPq-EESC-USP-Sao%20Carlos-2003.pdf. Mccuen, R. H A Guide to Hydrologic Analysis using SCS Methods. Englewood Cliffs: Prentice-Hall. Pearce, D Economics and Environment Essays on Ecological Econômics and Sustainable Development. Riguetto, A.M.1998.Hidrologia e Recursos Hídricos, Edusp-EESC, São Carlos, SP. Schueller, T.R Controlling urban runoff: a practical manual for planning and designing urban BMPs. Metropolitan Washington Council of Governments. Tucci, C. E. M Hidrologia: Ciência e Aplicação. Editora da UFRGS/ EDUSP/ ABRH, 952p. Tucci, C. E. M Impactos da Variabilidade Climática e Uso do Solo sobre os Recursos Hídricos. Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas Câmara Temática sobre Recursos Hídricos. Agência Nacional de Águas ANA. 14