DRENAGEM URBANA E PLANEJAMENTO AMBIENTAL: VALE DO RIO JOÃO MENDES (NITERÓI/RJ)

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA RENATA DOS SANTOS GALVÃO DRENAGEM URBANA E PLANEJAMENTO AMBIENTAL: VALE DO RIO JOÃO MENDES (NITERÓI/RJ) NITERÓI 2008

2 G182 Galvão, Renata dos Santos Drenagem urbana e planejamento ambiental: Vale do Rio João Mendes (Niterói, RJ) / Renata dos Santos Galvão. Niterói : [s.n.], f. Dissertação (Mestrado em Geografia) Universidade Federal Fluminense, Escoamento urbano. 2.Drenagem do solo. 3.Planejamento ambiental. 4.Crescimento urbano. 5.Bacia hidrográfica. I.Título CDD

3 AGRADECIMENTOS Agradeço, em primeiro lugar, a minha orientadora, Professora Drª Sandra Baptista da Cunha, pela atenção e cumplicidade ao longo da pesquisa. Ao arquiteto Ademir Lourenço, da Prefeitura Municipal de Niterói, por todo o material cedido da Secretaria Municipal de Urbanismo. Ao Professor Dr. Raul Sanchez pela presença nos diversos momentos da eleboração do trabalho. Ao Professor Dr. Reiner Rosas por ter cedido as fotografias aéreas e imagens de satélites da área de estudo. Ao Júlio César Regadas (UFF) pela ajuda na delimitação no ArcView das sub-bacias da bacia hidrográfica do rio João Mendes. Ao Cristiano Camacho (UERJ/FFP) pelo auxílio na contabilização das ordens hierárquicas e dos segmentos de canais do rio João Mendes. Agradeço especialmente ao Felipe Leitão (UFF) que, com toda disponibilidade e paciência, foi essencial no georreferenciamento das fotografias aéreas e imagens de satélite da área de estudo, na elaboração dos mapas de uso e cobertura do solo na bacia hidrográfica do rio João Mendes e na medição das seções transversais do rio. A secretaria do curso de Pós-Graduação em Geografia da UFF, por toda a atenção ao longo desses dois anos. E, por último, a minha família e ao Léo que me apoiaram em todos os momentos. i

4 RESUMO O tema da pesquisa envolve as alterações na rede de drenagem urbana em ambiente tropical devido ao crescimento urbano, ocasionando modificações dos canais com obras de engenharia e ocupação da faixa marginal de proteção. A bacia hidrográfica do Rio João Mendes, localizada no município de Niterói, estado do Rio de Janeiro, começou a apresentar alterações tanto no uso do solo quanto no sistema de drenagem a partir da década de 1970, quando foi intensificada a ocupação da Região Oceânica de Niterói. Como na maior parte das cidades dos países tropicais, o processo de urbanização se deu de forma desordenada, sem planejamento. Busca como objetivo geral entender a dinâmica das mudanças dos canais na rede de drenagem da bacia hidrográfica do rio João Mendes numa tentativa de fornecer subsídios ao planejamento da área. São objetivos específicos: (1) Classificar o uso e a cobertura do solo na bacia hidrográfica para os anos de 1976, 1996, 2001 e 2003 entendendo que as mudanças ocorridas na escala temporal afetam o comportamento da rede de drenagem, em especial quanto ao crescimento das áreas urbanas; (2) Fazer o levantamento das principais obras de engenharia realizadas no canal principal ao longo de 26 anos ( ) e (3) Avaliar as conseqüências espaciais das obras de engenharia nas sub-bacias e nos canais principais de cada uma delas. A metodologia utilizada no trabalho envolve o levantamento histórico da ocupação da bacia hidrográfica (a partir da década de 1970), as mudanças no uso e cobertura do solo (nos anos de 1976, 1996, 2001 e 2003) e as alterações na rede de drenagem (1976 e 1996). Também foram elencadas as principais obras de engenharia realizadas nos canais (de 1980 a 2008). Devido ao grande crescimento urbano, houve o aumento da área impermeabilizada na bacia hidrográfica em detrimento das áreas de brejo e floresta. A rede de drenagem foi substancialmente alterada ao longo de 20 anos, com modificações na quantidade e no comprimento dos canais. Palavras-chave: Rede de drenagem urbana, crescimento urbano, obras de engenharia. ii

5 ABSTRACT The theme of the research involves changes in the network of drainage in the urban environment due to the tropical urban growth, causing changes in channels with engineering works and occupation of the band marginal protection. The basin of the River John Mendes, located in the city of Niteroi, state of Rio de Janeiro, began to make changes both in the use of the soil as in the system of drainage from the 1970s, when it was intensified the occupation of the Oceanic Region, Niterói. As in most cities of tropical countries, the process of urbanization happened so disorganized, without planning. Search as general objective understanding of the dynamics of changes in the network of drainage channels of the river basin John Mendes in an attempt to provide subsidies to the planning of the area. They are specific objectives: (1) Sort use and soil cover in the basin for the years of 1976, 1996, 2001 and 2003 and that changes in the time scale affect the behavior of the network of drainage, particularly on the growth of urban areas, (2) take stock of the major engineering works carried out in the main channel over 26 years ( ) and (3) assess the consequences of space engineering works in the sub-basins and the main channels of each one. The methodology used in the work involves the removal of the occupation of historic basin (from the 1970s), changes in the use and soil cover (in the years of 1976, 1996, 2001 and 2003) and changes in the network of drainage (1976 and 1996). Also listed were the major engineering works carried out in channels (from 1980 to 2008). Due to the large urban growth, there was an increase of the area sealed in the basin to the detriment of the areas of brejo and forest. A network of drainage has been substantially changed over 20 years, with changes in the amount and length of the channels. Keywords: Network of urban drainage, urban growth, engineering works. iii

6 SUMÁRIO PÁGINA INTRODUÇÃO ESTRUTURA TEÓRICO-CONCEITUAL Planejamento ambiental Urbanização Mudanças no ciclo hidrológico Mudanças na morfologia do canal e nas densidades de drenagem e hidrográfica Ambiente urbano em áreas tropicais Crescimento desordenado Enchentes, lixo e esgoto Produção de sedimentos Obras de engenharia e principais impactos Planejamento ambiental urbano e a melhoria do sistema de drenagem METODOLOGIA PROCESSO HISTÓRICO Uso e cobertura do solo na bacia hidrográfica Principais obras de engenharia realizadas nos canais CONSEQÜÊNCIAS ESPACIAIS DAS OBRAS DE ENGENHARIA (1976 A 1996) AMBIENTE DO CANAL E GESTÃO Situação do canal principal Seções transversais Setores do rio principal Desembocaduras dos afluentes das sub-bacias Gestão Limpeza dos canais Resgate da Faixa Marginal de Proteção...62 CONCLUSÃO...65 RECOMENDAÇÕES...67 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...68 iv

7 LISTA DE FIGURAS PÁGINA Figura 1: Localização do município da bacia hidrográfica do rio João Mendes. Destacam-se os bairros, principais ruas e áreas de preservação ambiental...3 Figura 2: Principais Loteamentos da bacia hidrográfica do rio João Mendes em Figura 3: Estação de Tratamento de Esgoto de Itaipu...21 Figura 4: Encanamento a ser implantado pela ETE de Itaipu...21 Figura 5: Área urbana esparsa da bacia hidrográfica do rio João Mendes. Ao fundo, a Reserva Ecológica Darcy Ribeiro...23 Figura 6: Área urbana média da bacia hidrográfica do rio João Mendes. Ao fundo, o Parque Estadual da Serra da Tiririca...23 Figura 7: Área urbana densa da bacia hidrográfica do rio João Mendes: Avenida Ewerton Xavier...24 Figura 8: Vista parcial da área de brejo da laguna de Itaipu...24 Figura 9: Uso e Cobertura do solo na bacia hidrográfica do rio João Mendes, nos anos de (A) 1976, (B) 1996, (C) 2001 e (D) Figura 10: Trecho totalmente concretado do rio João Mendes...29 Figura 11: Galeria em formato de binóculo sob a Estrada Francisco da Cruz Nunes, em Itaipu...30 Figura 12: Mesmo trecho sob a Estrada Francisco da Cruz Nunes após a retirada da galeria. Destaca-se a quantidade de lixo...30 Figura 13: Execução de obras na seção no rio João Mendes. As margens e o leito são totalmente concretados...31 Figura 14: Após anos, a obra não foi concluída...31 Figura 15: Sub-bacias da bacia hidrográfica do rio João Mendes em (A) 1976 e (B) Figura 16: Perfis longitudinais dos afluentes do rio João Mendes nos anos de 1976 e e 41 Figura 17: Situação atual do rio João Mendes: (1) casa com degraus, (2a) estruturas de concreto na seção transversal, (2b) troncos e lixo dificultam a passagem da água, (3) palafitas, (4) moradias de padrão precário e (5) margem do rio concretada por morador...52 Figura 18: Seções transversais do rio João Mendes em 15/11/ v

8 Figura 19: Setores do rio João Mendes: (A-B) canal natural, (B-C) canal com muro lateral, (C-D) canal natural, (D-E) canal com muro lateral, (E-F) canal concretado, (F-G) canal natural, (G-H) canal com muro lateral, (H-I) canal concretado e (I-J) canal com muro lateral...57 Figura 20: Identificação das desembocaduras dos afluentes das sub-bacias do rio João Mendes com acesso disponível (1) Terra Nova, (2) Argeu Fazendinha, (4) Soter, (5) Vale das Esmeraldas, (6) Rua 9, (9) Engenho do Mato I e (10) Engenho do Mato II...59 Figura 21: (A) A equipe a serviço da Prefeitura realiza a limpeza da seção transversal totalmente concretada do rio. Lixo doméstico e sedimentos são retirados e as margens são capinadas. (B) Mesmo trecho 3 meses depois...61 Figura 22: Praças construídas nos terrenos às margens do rio João Mendes fazem parte do Projeto de Renaturalização da Prefeitura Municipal de Niterói...63 Figura 23: Primeiro edifício construído com a troca de terrenos nas margem do rio João Mendes na esquina da Estrada Francisco da Cruz Nunes com a Avenida Ewerton Xavier...64 vi

9 LISTA DE TABELAS PÁGINA Tabela 1: Taxa de crescimento populacional, segundo as regiões de planejamento Niterói...19 Tabela 2: População residente nos bairros pertencentes à bacia hidrográfica do rio João Mendes e no município de Niterói ( )...19 Tabela 3: Domicílios com abastecimento de água nos bairros pertencentes à bacia hidrográfica do rio João Mendes Tabela 4: Domicílios por esgotamento sanitário, segundo os bairros localizados na bacia hidrográfica do rio João Mendes para o ano de Tabela 5: Uso e Cobertura do solo na bacia hidrográfica do rio João Mendes...25 Tabela 6: Áreas permeáveis e impermeáveis na bacia hidrográfica do rio João Mendes...25 Tabela 7: Comprimento da drenagem principal e área das sub-bacias que constituem a bacia hidrográfica do rio João Mendes em 1976 e Tabela 8: Morfometria Sub-bacias Hidrográficas do Rio João Mendes Tabela 9: Morfometria Sub-bacias Hidrográficas do Rio João Mendes Tabela 10: Densidade hidrográfica e densidade de drenagem das sub-bacias do rio João Mendes para os anos de 1976 e Tabela 11: Aumento ou diminuição dos parâmetros morfométricos de 1976 para 1996 das sub-bacias da bacia hidrográfica do rio João Mendes...38 vii

10 INTRODUÇÃO De conhecimento dos cientistas e planejadores, o crescimento espacial urbano provoca mudanças nos tipos de uso do solo e na drenagem, em especial com relação ao encurtamento dos canais e mudanças no tipo de padrão dos mesmos. Como conseqüência, associadas à redução da capacidade do canal, as inundações tornam-se freqüentes. De acordo com Tucci (1995), a canalização dos pontos críticos é um tipo de solução que tem uma visão particular de um trecho da bacia e apenas transfere a inundação de um lugar para outro. Ainda, quando a área urbana de uma bacia hidrográfica for superior a 10% do valor de sua área total, os problemas relacionados aos canais começam a tomar volume (CHRISTOFOLETTI, 1980). Segundo Ebisemiju (1989), nos trópicos úmidos a grande produção de sedimentos com rápida deposição no leito reduzem a capacidade dos canais. Isto porque em áreas urbanas, de maneira geral, os cursos d água têm pouca velocidade devido ao pequeno gradiente de declividade favorecendo a formação de bancos e promovendo enchentes. Muitas vezes, edificações são construídas sobre pequenos canais urbanos, que são aterrados, desviados ou canalizados. No entanto, tinham importante papel no retardamento dos efeitos das enchentes, fazendo parte de toda a complexidade hidrológica da bacia, conforme afirmam Dunne e Leopold (1978). Na maioria dos casos, a urbanização ocorre no sentido de jusante para montante, devido às características do relevo. Quando o poder público não controla essa urbanização, a combinação dos impactos dos diferentes loteamentos aumenta a ocorrência de enchentes à jusante. As conseqüências dessa falta de planejamento e regulamentação são sentidas em, praticamente, todas as cidades de médio e grande porte do país (TUCCI, 1995). Os problemas envolvendo canalização vieram à tona nos anos de 1970, quando os efeitos adversos no ambiente foram considerados. Desde então, a controvérsia a respeito das conseqüências das práticas convencionais de engenharia foram estendidas a outros países, criando esforços para implementar soluções alternativas (BROOKES, 1988). A renaturalização de rios não significa o retorno a uma paisagem original, mas sim um desenvolvimento sustentável dos rios e da paisagem. De acordo com Binder (1998), a recuperação e renaturalização de rios são sempre realizáveis, mesmo quando apresentam limitações, em trechos onde não há áreas marginais a disposição fundamentalmente em áreas urbanas. As possibilidades para que haja a evolução natural são inúmeras. Localizada na Região Oceânica do município de Niterói, estado do Rio de Janeiro, entre as latitudes e S e as longitudes e W, a bacia hidrográfica do rio João Mendes possui uma área de 17 km 2 e abrange os bairros do 1

11 Engenho do Mato, Itaipu, Maravista, Santo Antônio, Serra Grande e Várzea das Moças (Figura 1). Esta bacia começou a apresentar alterações no sistema de drenagem a partir da década de 1970, quando foi intensificada sua ocupação. O rio João Mendes tem sua nascente na Serra do Malheiro e sua foz na laguna de Itaipu, sendo seu principal contribuinte. No trecho do alto curso, compreendido entre a nascente até a Estrada do Engenho do Mato, seu curso possui boa cobertura florestal e grande declividade. Deve ser notificado que as encostas dos divisores topográficos das águas da bacia ainda permanecem preservadas com florestas em virtude da presença do Parque Estadual da Serra da Tiririca e da Reserva Ecológica Darcy Ribeiro. Nos médio e baixo cursos, da Estrada do Engenho do Mato até a Estrada Francisco da Cruz Nunes, o rio apresenta pouca declividade e margens totalmente loteadas. Nesse trecho da bacia a urbanização varia de esparsa a densa quanto mais próxima às principais vias de acesso, com ocupações mais antigas. Devido à ocupação do solo sem planejamento e com a retida da mata ciliar, processos erosivos se instalaram e provocam o acúmulo de sedimentos no leito, contribuindo tanto para o seu assoreamento quanto para o da laguna de Itaipu. A expansão dos loteamentos provocou mudanças nos cursos d água e deficiências na drenagem. Obstáculos para a passagem da água no rio como construções, lixo e acúmulo de sedimentos agravam ainda mais esta situação. Os divisores da bacia hidrográfica controlam, pela legislação, a expansão urbana com a presença do Parque Estadual da Serra da Tiririca e da Reserva Ecológica Darcy Ribeiro. O objetivo geral do trabalho é entender a dinâmica da mudança de canais na rede de drenagem da bacia hidrográfica do rio João Mendes numa tentativa de fornecer subsídios ao planejamento da área. São objetivos específicos: (1) Classificar o uso e a cobertura do solo na bacia hidrográfica para os anos de 1976, 1996, 2001 e 2003 entendendo que as mudanças ocorridas na escala temporal afetam o comportamento da rede de drenagem, em especial quanto ao crescimento das áreas urbanas. (2) Fazer o levantamento das principais obras de engenharia realizadas no canal principal ao longo de 26 anos ( ). (3) Avaliar as conseqüências espaciais das obras de engenharia nas sub-bacias e nos canais principais de cada uma delas. A presente pesquisa pretende contribuir não só para o estudo da área elegida, mas também para bacias que apresentem características e problemas similares, tendo em vista o planejamento ambiental. 2

12 Figura 1: Localização da bacia hidrográfica do rio João Mendes. Destacam-se os bairros, principais ruas e áreas de preservação ambiental. 3

13 No capítulo um faz-se uma discussão teórica acerca do tema. A metodologia utilizada no trabalho consta no capítulo dois. O terceiro capítulo apresenta a área de estudo: caracterização, principais problemas, histórico de ocupação, mudanças no uso e na cobertura do solo na bacia hidrográfica do rio João Mendes. Já no capítulo quatro são abordadas as conseqüências espaciais das obras de engenharia realizadas na bacia hidrográfica do rio João Mendes ao longo de 20 anos. O quinto capítulo apresenta o ambiente do canal atualmente, analisa seções transversais, divide o rio em setores, identifica as desembocaduras dos afluentes e aborda a gestão em

14 CAPÍTULO 1 ESTRUTURA TEÓRICO-CONCEITUAL 1.1. Planejamento ambiental Modificações na cobertura do solo durante a urbanização produzem mudanças no tipo ou na magnitude dos processos de escoamento, e causa ao planejador muitos problemas complexos. O aumento do escoamento em tempestades leva a dificuldades no controle de drenagem, manutenção dos canais, recarga de águas subterrâneas e qualidade da água dos córregos. As soluções para esses problemas são caras, embora muitas das dificuldades e custos podem ser evitados se os planejadores entenderem os processos de escoamento de uma região urbana e os levarem em conta nas primeiras etapas do planejamento (DUNNE e LEOPOLD, 1978). O termo drenagem urbana é entendido por PORTO et al (1993 In OLIVEIRA, 1999) como o conjunto de medidas com o objetivo de minimizar os riscos a que as populações estão sujeitas, diminuir os prejuízos causados por inundações e possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica, articulada e sustentável Com o crescimento desordenado das cidades, verificado nos últimos anos, a situação tornou-se ainda pior, com a ocupação nas margens dos rios e com novos valores atingidos pelos picos de cheia (OLIVEIRA, 1999). Segundo Santos (2004: 28): De uma forma geral, o planejamento ambiental consiste na adequação de ações à potencialidade, vocação local e à sua capacidade de suporte, buscando o desenvolvimento harmônico da região e a manutenção da qualidade do ambiente físico, biológico e social. O planejamento ambiental fundamenta-se na interação e integração dos sistemas que compõem o ambiente (...) e que o planejador que trabalha sob esse prisma, de uma forma geral, tem uma visão sistêmica e holística, mas tende primeiro a compartimentar o espaço, para depois integrá-lo Urbanização Quando uma área é ocupada por construções de casas, prédios ou outro propósito urbano, as conseqüências hidrológicas imediatas são a diminuição da capacidade de infiltração e o aumento da eficiência ou velocidade de transmissão da água nos canais ou condutos (LEOPOLD, 1968; RANTZ, 1971 In DUNNE E LEOPOLD, 1978). Como efeitos adversos tem-se o aumento na produção de sedimentos pelo menos temporariamente e, 5

15 em muitos casos, uma diminuição na densidade de drenagem ou número de canais para transportar o aumento da carga de sedimentos. No Brasil, a crescente urbanização trouxe a necessidade de obras de infra-estrutura. No entanto, a ineficiência de um planejamento urbano adequado tornou importante o estudo da morfologia do canal, uma vez que destaca a evolução dos processos na forma do rio. No decorrer dos anos, o processo de urbanização tem repercussões no rio, no trecho urbano como em toda a rede de drenagem da bacia hidrográfica, podendo ser identificadas na própria dinâmica do rio, na área urbana, a montante e a jusante da mesma (VIEIRA, 2003) Mudanças no ciclo hidrológico Quando o homem faz mudanças no uso do solo ou em sua vegetação, altera alguns aspectos do ciclo hidrológico com efeitos na coleta de água nos sistema de canais. Esses efeitos podem incluir a quantidade, o tempo e a localização do alcance da água nos canais. A rede de drenagem, como um sistema interconectado, pode sofrer uma variedade de conseqüências vindas de lugares distantes, onde a mudança foi feita. A essência do planejamento inclui a antecipação dessas conseqüências (DUNNE E LEOPOLD, 1978). Com a impermeabilização do solo, o escoamento ocorre, fundamentalmente, pelos condutos e canais, reduzindo a infiltração e aumentando o volume que escoa pela superfície. Como a capacidade de escoamento nas redes de coletas pluviais é superior à das superfícies naturais e dos riachos, devido à urbanização, o escoamento superficial chega mais rapidamente à seção principal, provocando vazões maiores que as naturais (TUCCI e GENZ, 1995). Durante as estiagens, há redução da recarga dos aqüíferos, o que produz o rebaixamento do lençol freático e a diminuição das vazões (TUCCI e GENZ, 1995). A mais significativa mudança nos processos de escoamento resulta da cobertura de áreas com superfícies impermeáveis, telhados, calçadas, ruas e estacionamentos. Ralos e bueiros são construídos em áreas urbanas para drenar rapidamente a água para os canais, que são freqüentemente estreitados, aprofundados ou retificados com concreto para torná-los hidraulicamente eficientes. Cada uma dessas mudanças aumentam a eficiência do canal, transmitindo o fluxo de cheia para jusante mais rapidamente. Durante as tempestades, as áreas de baixo curso acumulam água mais rapidamente do que em rios naturais, produzindo picos de cheia. Há o aumento de velocidade das águas no canal, diminuindo o tempo de permanência da água em determinado ponto do canal. Áreas residenciais ribeirinhas sofrem erosão e desvalorização imobiliária. (DUNNE e LEOPOLD, 1978) 6

16 Em resumo, como impactos hidrológicos advindos da urbanização temos: inundações e alterações no escoamento, aumento da produção de sedimentos, degradação da qualidade da água e contaminação dos aqüíferos Mudanças na morfologia do canal e nas densidades de drenagem e hidrográfica As modificações na morfologia do canal, especialmente em áreas urbanas, vêm ocasionando desajuste no estado de relativa estabilidade do canal, podendo levar décadas para se adequar à nova realidade. O sistema fluvial, como sistema aberto em relação ao equilíbrio dinâmico, é dependente da variável geometria do canal (Sala e Inbar, 1992 In Vieira e Cunha, 2005). Nesse sentido, de acordo com Vieira (2003: 11): O estudo das seções transversais ao longo do canal ajuda na verificação da capacidade de escoamento do rio, favorecendo a pesquisa e o desenvolvimento necessários às novas tecnologias apropriadas ao controle de cheias urbanas, que requerem dados mais detalhados, servindo como caminho para projetos e construções adequadas. A densidade dos canais em uma paisagem é uma medida facilmente obtida que revela a dissecação do terreno. A densidade de drenagem é definida como o comprimento de todos os canais de uma bacia hidrográfica dividido pela área da mesma (DUNNE e LEOPOLD, 1978). Esta medida de dissecação é associada a várias condições geomorfológicas e hidrológicas de interesse do planejador. Áreas com alta densidade de drenagem estão associadas com altos picos de cheia, grande produção de sedimentos, dificuldade de acesso e altos custos para construções de prédios e instalação de pontes, estradas, entre outros (DUNNE e LEOPOLD, 1978). Nas palavras de Christofoletti (1980: p. 115): O cálculo da densidade de rios é importante porque representa o comportamento hidrográfico de determinada área, em um de seus aspectos fundamentais: a capacidade de gerar novos cursos d água. A densidade de drenagem relaciona o comprimento total dos canais de escoamento com a área da bacia hidrográfica. De acordo com Christofoletti (1980: p. 116): o cálculo da densidade de drenagem é importante na análise das bacias hidrográficas porque apresenta relação inversa com o comprimento dos rios. À medida que aumenta o valor numérico da densidade há diminuição quase proporcional do tamanho dos componentes fluviais das bacias de drenagem. 7

17 A densidade hidrográfica é a relação existente entre o número de rios ou cursos d água e a área da bacia hidrográfica. O cálculo da densidade hidrográfica tem por objetivo comparar a freqüência ou a quantidade de cursos de água existentes em uma área de tamanho padrão, como o quilômetro quadrado, por exemplo. Problemas enfrentados pelo planejador devem ter ênfase no baixo curso. Quanto mais a jusante um curso, mais problemas serão colocados pelos usos do solo à montante. (DUNNE e LEOPOLD, 1978) Ambiente urbano em áreas tropicais Ao tentar fazer transições de teorias e práticas de países com clima temperado para países situados nos trópicos úmidos, é preciso levar em conta três pontos importantes. O primeiro é que a maioria dos países nos trópicos tem uma taxa de crescimento urbano mais elevada que nos Estados Unidos ou na Europa. Em segundo lugar, alguns componentes do ambiente físico podem se comportar de maneira diferente, tendendo a acentuar as mudanças nos processos geomorfológicos que a urbanização acarreta. E terceiro, há pouca informação disponível, pelo menos na forma de publicação, sobre hidrologia urbana e sedimentação nos trópicos (GUPTA, 1984). Segundo Ebisemiju (1989), nos trópicos úmidos a grande produção de sedimentos com rápida deposição no leito reduzem a capacidade dos canais. Isto porque em áreas urbanas, de maneira geral, os cursos d água têm pouca velocidade devido ao pequeno gradiente de declividade favorecendo a formação de bancos e promovendo enchentes. Infelizmente, os trópicos úmidos abarcam um grande número de países em desenvolvimento, com recursos limitados e problemas maiores que os causados pela degradação do ambiente em função da urbanização. Estes problemas acabam recebendo menor prioridade e reconhecimento pela população (GUPTA, 1984) Crescimento desordenado O desenvolvimento urbano gera maior impermeabilização do solo com a construção de edificações, asfaltamento de ruas, etc. Desse modo, a parcela da água que infiltrava no solo passa a escoar pelos condutos, aumentando o escoamento superficial. O volume que escoava lentamente pela superfície do solo e ficava retido pelas plantas, passa a escoar diretamente para o canal, exigindo maior capacidade de escoamento das seções. Tucci (1995) aponta como principais efeitos da urbanização o aumento da vazão máxima no canal, a antecipação do pico de descarga e o aumento do escoamento superficial. 8

18 Assim, podem ocorrer inundações pontuais provocadas pelo estrangulamento da seção do rio devido a aterros para aproveitamento da área e assoreamento do leito do rio, além de erros de execução e projeto de drenagem de estradas, que, muitas vezes, são projetadas sem considerar seu impacto sobre a drenagem. Tucci (1995: 25) ainda complementa: A tendência de controle das cheias urbanas devido à urbanização é que ele seja realizado, na maioria das vezes, através da canalização dos trechos críticos. Esse tipo de solução segue a visão particular de um trecho da bacia, sem que as conseqüências sejam previstas para o restante da mesma ou dentro de diferentes horizontes de ocupação urbana. A canalização dos pontos críticos acaba apenas transferindo a inundação de um lugar para outro na bacia. Nesse sentido, faz-se necessário avaliar a variação dos valores de capacidade do canal em direção a jusante nos canais urbanos, pois são desproporcionais (os valores nem sempre aumentam em direção à jusante). Isto está relacionado às obras setoriais realizadas nos canais, que tornam suas capacidades insuficientes em épocas de chuva, ocorrendo inundações (CUNHA, 2006). Depois que o espaço está todo ocupado, as soluções disponíveis são extremamente caras, tais como canalizações, diques com bombeamentos, barragens, entre outras (TUCCI, 1995) Enchentes, lixo e esgoto O lançamento de esgoto in natura agrava a situação ecológica e sanitária dos rios, que deixam de cumprir suas múltiplas funções e usos e passam a ser apenas receptores de dejetos. A população ribeirinha, que lança seus esgotos diretamente nas águas, sofre com o mau cheiro e com o perigo das doenças de veiculação hídrica, não podendo aproveitar essas águas para o lazer. Com isso, verifica-se que a primeira etapa para a recuperação de rios e córregos, tornando-os mais naturais, é sanear e tratar os efluentes antes de lançá-los. Sendo assim, quando houver planejamento de novos empreendimentos, deverá ser previsto logo na primeira etapa o tratamento de esgotos. Torna-se também indispensável a coleta de lixo e ao mesmo tempo conscientizar a população ribeirinha de dispor o lixo corretamente (SELLES, et al., 2001). O impacto da urbanização pode ocorrer sobre a quantidade de água (enchentes), quantidade de sedimentos e qualidade da água. O controle pode atender a um ou mais desses problemas. (TUCCI e GENZ, 1995). 9

19 Produção de sedimentos O assoreamento em corpos d água pode ocorrer dentro de um processo natural de redução da capacidade de transporte sólido, associado, geralmente, à redução dos níveis de energia de escoamento. Como exemplo desse processo, tem-se o assoreamento em desembocaduras de rios, em estuários, lagos ou reservatórios artificiais. Esse processo pode ser acelerado em decorrência de ocupações inadequadas na bacia de drenagem, sem os devidos cuidados conservacionistas, com o conseqüente incremento no aporte sólido (RAMOS, 1995). Alguns fatores afetam a erosão e o transporte de sedimentos em áreas urbanas. Por exemplo, na implantação de loteamentos e de obras públicas ou privadas de grande porte, de maneira geral, ocorrem grandes movimentações de terra, onde se altera, de forma significativa, a topografia local (RAMOS, 1995). Nas regiões mais críticas na produção de sedimentos, o desenvolvimento urbano é muito rápido, com taxas de crescimento superiores às previstas. Também é comum existirem situações de planejamento urbano precário, ou praticamente inexistente, como agravante do problema (RAMOS, 1995). De acordo com o autor, como conseqüência do assoreamento, há uma redução na capacidade de descarga líquida do córrego, que faz parte do sistema de drenagem da cidade, acarretando inundações de áreas urbanas ribeirinhas. Segundo Almeida et al. (1993 In RAMOS, 1995), a origem de processos erosivos como esse pode ser resumida nos seguintes fatores mais importantes: - o sistema viário, de maneira geral, tem implantação inadequada, com ruas perpendiculares às curvas de nível, ausência de pavimentação, guias e sarjetas; - os núcleos habitacionais são implantados com infra-estrutura deficiente; - a maioria dos loteamentos e núcleos habitacionais não contam com sistemas de drenagem de águas pluviais e servidas, ou, quando têm são deficientes. Em áreas com alta susceptibilidade de erosão, Almeida et al. (1993 In RAMOS, 1995) recomendam que, na elaboração dos projetos de drenagem, sejam consideradas essas características importantes do meio físico, principalmente nas ruas de maior declive. Recomendam, ainda nesses casos, que se estabeleçam mecanismos institucionais que disciplinem o parcelamento do solo, com a obrigatoriedade da implantação de obras de controle de erosão e de infra-estrutura obrigatória do loteamento, entendendo-se essa última com sendo a pavimentação de ruas e um sistema de drenagem adequado. 10

20 1.4. Obras de engenharia e principais impactos A canalização é um dos mais significativos impactos do homem no sistema fluvial, envolvendo a direta modificação da calha do rio. É o termo usado para abarcar todas as intervenções das obras de engenharia - alargamento, aprofundamento e retificação do canal fluvial, construção de canais artificiais e de diques, proteção das margens e remoção de obstruções no canal - com os propósitos de controle de cheias, melhoria da drenagem, manutenção da navegação, redução da erosão nas margens, desvios para construção de estradas, entre outros (BROOKES, 1988; CUNHA, 1995). A história da canalização é muito antiga. Exemplos das primeiras formas da canalização vêm da Europa, onde canais eram construídos para escoar não apenas água, mas esgoto e lixo para fora das cidades, além de desvios nos cursos para irrigação. Essas técnicas se difundiram por todo o mundo (BROOKES, 1988). Os problemas envolvendo canalização vieram à tona nos anos de 1970 nos Estados Unidos, quando os efeitos adversos no ambiente foram considerados. Desde então, a controvérsia a respeito das conseqüências das práticas convencionais de engenharia foram estendidas a outros países, particularmente na Europa, criando esforços para implementar soluções alternativas (BROOKES, 1988). O controle de vazões na macrodrenagem urbana pode ser realizado por medidas estruturais ou não-estruturais. As medidas estruturais são aquelas que modificam o rio, evitando prejuízos decorrentes das inundações, enquanto que as medidas não-estruturais são aquelas em que os prejuízos são reduzidos pela melhor convivência da população com as enchentes (TUCCI e GENZ, 1995). As principais medidas estruturais são: canalização, reservatório de amortecimento e diques. As medidas não-estruturais envolvem o zoneamento de áreas de inundações, através da regulamentação do uso do solo com risco de inundação, ocupação com áreas de lazer, seguros contra inundações e previsão em tempo real, entre outras (TUCCI e GENZ, 1995) Os impactos sobre a biota, que também é reduzida com as obras de engenharia, também merecem destaque. A vegetação ciliar é de suma importância para proteger e estabilizar o canal e sua retirada favorece a erosão e a ocupação das margens. Segundo Ebisemiju (1989), nas áreas tropicais as margens dos rios são compostas por material intemperizado, que poderia sofrer com processos erosivos, alargando suas calhas para conter o fluxo. Ocorre que em áreas tropicais urbanas (CUNHA, 2006), em vários casos, as seções transversais são revestidas com concreto em formato retangular ou trapezoidal, sendo difícil a manutenção da mata ciliar. 11

21 A retirada da vegetação e sua substituição por coberturas impermeáveis gera menor infiltração da água no solo e acarreta escoamento superficial. Nesse sentido, a preservação dos verdes urbanos e de áreas permeáveis diminuiriam as alterações nos canais urbanos, com o incremento de sedimentos e picos de cheia, por exemplo. Além da preservação de espécies vegetais e animais e da melhoria da qualidade ambiental. As modificações na geometria do canal, especialmente em áreas urbanas, vêm ocasionando desajuste no estado de relativa estabilidade do canal, podendo levar décadas para se adequar à nova realidade. O sistema fluvial, como sistema aberto em relação ao equilíbrio dinâmico, é dependente da variável geometria do canal (SALA e INBAR, 1992 In VIEIRA e CUNHA, 2005). Nesse sentido, de acordo com Vieira (2003: 11): O estudo das seções transversais ao longo do canal ajuda na verificação da capacidade de escoamento do rio, favorecendo a pesquisa e o desenvolvimento necessários às novas tecnologias apropriadas ao controle de cheias urbanas, que requerem dados mais detalhados, servindo como caminho para projetos e construções adequadas. O controle do impacto do aumento do escoamento devido à urbanização, na macrodrenagem, tem sido realizado, na realidade brasileira, através da canalização. O canal é dimensionado para escoar uma vazão de projeto para tempos de retorno que variam de 25 a 100 anos. (TUCCI e GENZ, 1995). Tucci e Genz (1995) descrevem como se dá a ocupação da bacia hidrográfica e suas conseqüências: No primeiro estágio de ocupação da bacia, ela não está totalmente urbanizada, e as inundações ocorrem no trecho urbanizado, onde algumas áreas não estão ocupadas, porque inundam com freqüência. Com a canalização desse trecho, as inundações deixam de ocorrer. Nas áreas que, antes, eram o leito maior do rio e sofriam freqüentes inundações, existiam favelas, ou eram desocupadas. Essas áreas tornam-se valorizadas pela suposta segurança do controle de enchentes. O loteamento dessas áreas leva a uma ocupação nobre de alto investimento. Com o desenvolvimento da bacia a montante e o respectivo aumento da vazão máxima, que não é controlada pelo poder público, voltam a ocorrer inundações no antigo leito maior. Nessa etapa, não existe mais espaço para ampliar lateralmente o canal, sendo necessário, aprofundá-lo, aumentando os custos em escala quase exponencial, já que é necessário estruturar as paredes do canal. A canalização amplia a capacidade do rio em transportar uma determinada vazão, através do aumento da seção, diminuição da rugosidade ou aumento da declividade da linha 12

22 de água. Os trechos de montante e jusante das obras podem sofrer sedimentação ou erosão, de acordo com a alteração produzida (TUCCI e GENZ, 1995) Devido aos impactos que podem provocar no ambiente, a tendência é reduzir, ao máximo, o uso da canalização, procurando aumentar a convivência harmoniosa da população com o seu meio natural Planejamento ambiental urbano e a melhoria do sistema de drenagem O controle das enchentes urbanas é um processo permanente, que deve ser mantido pelas comunidades, visando à redução do custo social e econômico dos impactos. O controle não deve ser visto como uma ação isolada, seja no tempo ou no espaço, mas como uma atividade em que a sociedade, como um todo, deve participar de forma contínua (TUCCI e GENZ, 1995). O controle de enchentes envolve medidas estruturais e não-estruturais, que, dificilmente estão dissociadas. As medidas estruturais envolvem recursos que a maioria das cidades não possuem para investir, além disso, resolvem somente problemas específicos e localizados. Isso não significa que esse tipo de medida seja totalmente descartável. A política de controle de enchentes, certamente, poderá chegar a soluções estruturais para alguns locais, mas dentro da visão de conjunto de toda a bacia, onde essas estão racionalmente integradas com outras medidas preventivas (não-estruturais) e compatibilizadas com o esperado desenvolvimento urbano (TUCCI e GENZ, 1995). Depois que a bacia, ou parte dela, estiver ocupada, dificilmente o poder público terá condições de responsabilizar aqueles que estiverem ampliando a cheia, portanto, se a ação pública não for realizada preventivamente através do gerenciamento, as conseqüências econômico-sociais futuras serão muito maiores (TUCCI e GENZ, 1995). A falta de gerenciamento dos aspectos de enchentes dentro do desenvolvimento urbano é comum. Nenhum loteador evitará ocupar as áreas ribeirinhas de risco, ou construir a rede pluvial mantendo a cheia natural, se não for obrigado pela legislação e fiscalizado pelas administrações municipais. A falta de mecanismos básicos de controle tem transferido para toda a sociedade, o ônus econômico e, muitas vezes social, de responder por problemas dessa natureza. A solução encontrada nem sempre resolve o problema; apenas tem o transferido de um lugar para o outro (TUCCI e GENZ, 1995). A demora no planejamento de ações de controle racional sobre o impacto das enchentes tende a agravar os custos de ações futuras, já que, após a ocupação das bacias, as soluções são sempre muito caras, pois não existe espaço para reservatórios de detenção, a bacia já está urbanizada e as áreas ribeirinhas já foram ocupadas de forma inadequada (TUCCI e GENZ, 1995). 13

23 CAPÍTULO 2 METODOLOGIA Fazer o levantamento histórico da ocupação da área e das principais obras realizadas no rio João Mendes a partir da década de 1970, foi a primeira preocupação. Para avaliar as mudanças na área urbana da bacia hidrográfica decorrentes do crescimento urbano e comparar as modificações na rede de drenagem para os anos de 1976 e 1996, foram utilizadas as cartas topográficas da FUNDREM (Fundação para o Desenvolvimento da Região Metropolitana do Rio de Janeiro) do ano de 1976 folhas 288B, 288D, 289A e 289C e do PDBG (Programa de Despoluição da Baía de Guanabara) do ano de 1996 folhas 288B, 288D e 289A - ambas digitalizadas, na escala de 1: Também foi utilizado o mapa, na escala de 1: , das bacias hidrográficas da Região Oceânica de Niterói do Plano de Drenagem do ano de 2002, desenvolvido pela Prefeitura Municipal. Como a carta de 1996 não apresenta a hidrografia completa, a carta de 1976 serviu de base para a reconstituição da drenagem nas áreas de mata (pois se considera que não houve alterações na drenagem nas áreas preservadas). O mapa das bacias da Região Oceânica de Niterói identifica a drenagem que foi alterada e se encontra coberta por casas e placas de concreto. Fotografias aéreas dos anos de 1996 (escala de 1: ) e 2003 (escala de 1: ), imagem de satélite Ikonos do ano de 2001 (trabalhada na escala de 1:10.000) e carta topográfica digitalizada de 1976 foram utilizadas com o auxílio do programa ArcView para classificar e quantificar as modificações no uso e cobertura do solo da bacia hidrográfica. Esta classificação vai até o ano de 2003 porque era a última data de fotografia aérea disponível, por isso não foi até Na bacia do Rio João Mendes o crescimento urbano ocorre em diferentes densidades, o que produziu um aumento percentual das áreas impermeáveis ocupadas anteriormente por matas e brejos. A análise das modificações na bacia hidrográfica em cada um desses anos gera mapas do crescimento da área urbana, ou seja, da área impermeável. Assim temos 5 classes elegidas neste trabalho: ocupação urbana esparsa, ocupação urbana média, ocupação urbana densa, mata e brejo. As áreas impermeáveis da bacia correspondem às áreas urbanas (esparsa, média e densa). Serão consideradas áreas permeáveis as encostas cobertas por florestas e a área de brejo. As áreas de ocupação urbana densa foram classificadas assim em função da quantidade de construções e ruas asfaltadas existentes. São as áreas de ocupação mais antigas e consolidadas. As áreas de ocupação urbana média são áreas com muitas construções, porém com a presença de terrenos vazios e ruas sem asfaltamento, ou seja, são áreas de ocupação intermediária. Já as áreas urbanas esparsas são aquelas 14

24 localizadas nas bases das encostas, de ocupação recente, que podem ser consideradas os vetores de expansão da bacia hidrográfica. É composta por casas esparsas, pequenos sítios e muitas ruas sem asfaltamento. As áreas de florestas identificadas localizam-se próximas aos divisores, em áreas de proteção ambiental. O brejo só é encontrado nos terrenos adjacentes à laguna de Itaipu. O registro das principais obras de engenharia realizadas nos canais começa em 1980 porque não foi encontrado nenhum registro anterior (até 1976). A bacia foi dividida em 17 sub-bacias no ano de Entretanto, em 1996 foram identificadas apenas 15 sub-bacias devido às obras realizadas nos canais. Com o programa ArcView foram calculadas as áreas de todas as sub-bacias. Perfis longitudinais foram traçados para os principais canais de drenagem da bacia hidrográfica do rio João Mendes para os anos de 1976 e 1996, com o emprego do programa Excel. Em suas análises, observam-se mudanças nos canais quanto ao comprimento aumento ou diminuição levando em consideração desvios, aterros e retificações. O comprimento do rio principal é a distância que se estende ao longo do curso de água desde a desembocadura até determinada nascente. Foi definido, para este trabalho, que o critério de definição do curso principal de cada sub-bacia do rio João Mendes seria o curso de água mais longo, da embocadura da sub-bacia até determinada nascente, medido como a soma dos comprimentos dos seus ligamentos (SHREVE, 1974). Este critério é prático e se inter-relaciona tanto com a análise dos aspectos morfométricos quanto topológicos das redes de drenagem. Mesmo que se os resultados fossem obtidos através de outros critérios, as diferenças seriam pequenas. Para a análise da hierarquia fluvial da bacia hidrográfica do rio João Mendes foi adotado o critério de Strahler, Para Strahler, são considerados de primeira ordem os menores canais, sem tributários, estendendo-se desde a nascente até a confluência. Os canais de segunda ordem se originam da confluência de dois canais de primeira ordem, e apenas recebem afluentes de primeira ordem. Os canais de terceira ordem surgem do encontro de dois canais de segunda ordem, podendo receber afluentes de canais de segunda e primeira ordens. Da confluência de dois canais de terceira ordem, surgem os canais de quarta ordem que podem receber tributários de ordens inferiores. E assim por diante (CHRISTOFOLETTI, 1980). Foi realizada a contagem e a medição do comprimento de todos os segmentos de canais por hierarquia para cada sub-bacia para verificar as conseqüências de aterros e desvios dos cursos d água na bacia hidrográfica de rio João Mendes. Foi utilizada a ordenação de canais segundo Horton, onde o número de canais corresponde à soma de todos os segmentos de cada ordem. O número de canais de determinada bacia é noção básica para demonstrar a sua magnitude. 15

25 Nos trabalhos de campo foram identificados trechos que caracterizam o ambiente do canal (pontos com risco de inundação e ocupação irregular) e estes são destacadas ainda no ArcView. Seções transversais foram traçadas nos pontos de controle que foram observados em todos os trabalhos de campo realizados. As seções transversais foram feitas com o auxílio do programa Excel. Ainda, adaptado dos estudos efetuados pela Prefeitura de Niterói (2002), o rio João Mendes foi dividido em 9 setores distintos quanto à presença ou ausência de concreto identificados em trabalhos de campo. Foram identificados no ArcView setores que ainda guardam características naturais, setores com muro lateral de casas nas margens e também setores totalmente concretados. Para ilustrar o estado atual das desembocaduras dos afluentes do rio João Mendes, foram identificadas em trabalho de campo apenas 7 das 15 desembocaduras dos afluentes das sub-bacias - pela dificuldade de acesso em certos trechos do rio. Estas desembocaduras também são mapeadas no ArcView. 16

26 CAPÍTULO 3 PROCESSO HISTÓRICO A partir da década de 1970, a construção da ponte Presidente Costa e Silva (Rio- Niterói) e do túnel que liga o bairro de Icaraí ao de São Francisco facilitaram a ligação entre os bairros da zona Sul da cidade e melhoraram o acesso a Região Oceânica (PARENTE, 1995). Portanto, a abertura e melhoria da rede de estradas em direção à Região Oceânica de Niterói intensificaram o processo de ocupação urbana na área estudada. Novos loteamentos foram licenciados no vale do rio João Mendes pela prefeitura de Niterói - loteamentos Mar a Vista, Soter, Jardim Itaipu, Jardim Fazendinha Itaipu, Correlândia, Jardim Central Boa Esperanças, entre outros (Figura 2). Figura 2: Principais loteamentos da bacia hidrográfica do rio João Mendes em No início dos anos de 1980, destaca-se o papel da Avenida Ewerton Xavier (antiga Avenida Central) que, ligando o bairro de Itaipu à Rodovia Amaral Peixoto (via de acesso importante à Região dos Lagos), também colaborou para a expansão urbana e estimulou o crescimento de bairros como Itaipu e Maravista (PMN, 2002). Surgem novas residências e as existentes, freqüentadas nos fim de semana, passam a ser moradias permanentes. 17

27 É preciso ressaltar que até 2003, os bairros de Santo Antônio, Serra Grande e Maravista não existiam. Estes bairros faziam parte do bairro de Itaipu, que foi dividido. Dados da Prefeitura Municipal de Niterói apontam o grande crescimento populacional da Região Oceânica de Niterói nas últimas décadas. Enquanto a taxa de crescimento populacional do município era de 0,50% no ano de 2000, a da Região Oceânica foi de 6,28% (Tabela 1). Podemos afirmar que este crescimento acima da média municipal ocorreu devido ao deslocamento da população das Regiões de Planejamento do Norte de das Praias da Baía fundamentalmente em direção a Região Oceânica. Este movimento contribuiu para o aumento dos preços dos imóveis e para a melhoria da qualidade dos serviços na região procurada. Na década de 1970, a população residente na bacia hidrográfica do rio João Mendes era de pouco mais de habitantes (Tabela 2). Nos anos 1980, essa população aumentou para habitantes. Já em 1990 a população quase triplica, atingindo cerca de habitantes. Na década seguinte, em 2000, a população ultrapassa a marca dos habitantes. Dessa forma, a população residente na bacia hidrográfica aumentou aproximadamente 7,7 vezes de 1970 para 2000, ou seja, houve o incremento de habitantes em 30 anos. Apesar de uma elevada taxa de crescimento populacional da bacia hidrográfica do rio João Mendes, 97,87% dos domicílios não possuíam rede de abastecimento de água até o ano de 2000 (Tabela 3). Destes 97,87% domicílios, 90,82% eram abastecidos com água de poço (muitas vezes com água salobra) ou de nascente e 7,05% necessitava de pipas d água para o consumo. Com relação ao esgotamento sanitário, nos bairros da referida área de estudo, até o ano de 2000 eram poucos os registros de domicílios conectados a rede geral de esgoto. Mais de 95% das residências possuíam fossas ou direcionavam seu esgoto sem tratamento em valas ou corpos d água principalmente (Tabela 4). Este fato fez com que houvesse a degradação dos córregos, rios e lagunas da Região Oceânica. Hoje, grande parte da Região Oceânica de Niterói (região de expansão da cidade), diante da crescente urbanização, já possui água encanada desde 2001 e a implantação da rede de esgoto ainda está em andamento (Figuras 3 e 4). A Estação de Tratamento de Esgoto de Itaipu deverá diminuir consideravelmente o lançamento de detritos não só no rio João Mendes, mas também nos demais corpos d água da Região Oceânica. 18