Gisele de Souza Bôa Sorte Ribeiro

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1 REQUALIFICAÇÃO FLUVIAL COM A DEVOLUÇÃO DE ESPAÇO AO RIO, COMO ALTERNATIVA A SOLUÇÕES CONVENCIONAIS DE CONTROLE DE CHEIAS URBANAS: CASO DO RIO IGUAÇU, BAIXADA FLUMINENSE - RJ Gisele de Souza Bôa Sorte Ribeiro Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, COPPE, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil. Orientador: Marcelo Gomes Miguez Rio de Janeiro Novembro de 2013

2 REQUALIFICAÇÃO FLUVIAL COM A DEVOLUÇÃO DE ESPAÇO AO RIO, COMO ALTERNATIVA A SOLUÇÕES CONVENCIONAIS DE CONTROLE DE CHEIAS URBANAS: CASO DO RIO IGUAÇU, BAIXADA FLUMINENSE - RJ Gisele de Souza Bôa Sorte Ribeiro DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA CIVIL. Examinada por: Prof. Marcelo Gomes Miguez, D.Sc. Prof. Luciene Pimentel da Silva, Ph.D. Prof. Rosa Maria Formiga Johnsson, D.Sc. RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL NOVEMBRO DE 2013

3 Ribeiro, Gisele de Souza Bôa Sorte Requalificação Fluvial com a Devolução de Espaço ao Rio, como Alternativa a Soluções Convencionais de Controle de Cheias Urbanas: Caso do Rio Iguaçu, Baixada Fluminense/RJ/ Gisele de Souza Bôa Sorte Ribeiro. Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, XI, 149 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Marcelo Gomes Miguez Dissertação (mestrado) UFRJ/ COPPE/ Programa de Engenharia Civil, Referências Bibliográficas: p Drenagem Urbana. 2. Dique. 3. Requalificação Fluvial. 4. Rio Iguaçu. I. Miguez, Marcelo Gomes. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Programa de Engenharia Civil. III. Título. iii

4 Ao meu amado esposo, Fernando. Ao pedacinho mais valioso de mim, meu filho Nicolas. À minha sobrinha Isabelle (em memória), florzinha rara que hoje enfeita o jardim de Deus. iv

5 AGRADECIMENTOS Ao meu Deus, agradeço pela oportunidade e pela força para ter chegado até aqui, e por ter colocado pessoas na minha vida que me auxiliassem e me encorajassem nas horas de maior desânimo durante esta jornada. Aos meus pais, Anésio e Anita, que mesmo com pouco grau de instrução sempre tiveram a sensibilidade e me deram a oportunidade de estudar. Em especial à minha mãezinha, que sempre esteve com o colo disponível para me afagar nas horas difíceis e também com uma deliciosa xícara de café para me animar. Ao amor da minha vida, agradeço por estar comigo em todo o tempo. Nestes 15 anos que estamos juntos, você sempre esteve ao meu lado, me apoiando em todas as situações. Sem seu apoio jamais teria entrado na faculdade e menos ainda no mestrado. Amo-te demasiadamente Nando. Ao meu filho Nicolas, agradeço por ter divido o tempo que eu passaria com você com a dedicação a esta dissertação. Sei que você não teve escolha, mas muito prematuramente entendeu a importância desta dissertação pra mim, mesmo quando me perguntava incessantemente: "Mamãe, estou te atrapalhando?", e em seguida me paralisava com um enorme sorriso. Filho, você é um orgulho pra mim e quero ser orgulho para você também. Logo ali no futuro, todo este esforço terá valido a pena! Sou muito grata aos meus amigos e familiares que sempre torceram por mim, agradeço de coração. Em especial ao meu sogro Jonas e as minhas irmãs Priscila, Maria e Marta e aos meus cunhados Carlos e Edson. Priscila e Maria, obrigada por terem cuidado do meu pequeno no início dessa jornada, sem o suporte de vocês eu não teria conseguido. Carlos, obrigado por engrandecer a engenharia com a sua excelente atuação na área e ter influenciado na minha escolha profissional. Marta e Edson, agradeço por serem exemplo de força e superação e assim terem me encorajado a prosseguir com este trabalho quando achei que seria impossível. Agradeço ao INEA pela oportunidade de cursar o mestrado e aos companheiros de trabalho Giselle, Cáren, Bernacchi, Cíntia, Clarissa e Pedro, que me acompanharam durante este período e me deram muitas palavras de ânimo. Em especial à Clarissa, obrigada pela amizade, pela torcida e pela ajuda com os mapas. Pedro, muito obrigada por, além de ser um ótimo colega de trabalho e me divertir muito com seu jeito, preparar aquele super café, quando, no meio da tarde, meus olhos quase se fechavam, por ter passado a noite em claro trabalhando nesta v

6 dissertação, e Cíntia, obrigada pelas inúmeras vezes que solicitou táxi pra eu ir do INEA para o Fundão. Ao Gabriel, agradeço pela parceria na montagem da topologia e nos dados iniciais de entrada no Modcel. Agradeço também às pessoas que compartilharam comigo esta fase no LHC. Ju, Carol, Luiza, Aline e Marise, obrigada pelas horas de desabafo e pelas palavras de incentivo. Ao Matheus e ao Osvaldo, um agradecimento especial pela ajuda com o modelo e por esclarecerem as muitas dúvidas que surgiram ao longo da modelagem dos rios Botas e Iguaçu. Muito obrigada professor Marcelo Gomes Miguez por, de fato, me orientar neste trabalho. Sua sabedoria e calma muito me ajudaram, principalmente quando na modelagem matemática alguma coisa dava errada e meu desespero crescia. Obrigada pelas correções, sugestões e pela presteza em me atender todas as vezes que precisei. Obrigada professoras Luciene Pimentel Da Silva e Rosa Maria Formiga Johnsson, por terem gentilmente aceitado compor a banca avaliadora do presente trabalho. vi

7 Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.) REQUALIFICAÇÃO FLUVIAL COM A DEVOLUÇÃO DE ESPAÇO AO RIO, COMO ALTERNATIVA A SOLUÇÕES CONVENCIONAIS DE CONTROLE DE CHEIAS URBANAS: CASO DO RIO IGUAÇU, BAIXADA FLUMINENSE - RJ Gisele de Souza Bôa Sorte Ribeiro Novembro/2013 Orientador: Marcelo Gomes Miguez Programa: Engenharia Civil A Baixada Fluminense do Estado do Rio de Janeiro tem sido alvo de inúmeras intervenções hidráulicas desde a década de 30, por estar localizada em área de baixada, suscetível às inundações frequentemente. O processo de urbanização descontrolado gerou inúmeros problemas relacionados ao uso e ocupação do solo, que implicaram no aumento do escoamento superficial, agravando ainda mais as inundações na região. A presente dissertação buscou avaliar as diferentes soluções propostas para o problema de inundação na bacia do rio Iguaçu, focando no trecho que vai desde a foz do rio Botas até a jusante do Pôlder do Outeiro, tomando como base a evolução histórica de atuação na região e os estudos desenvolvidos anteriormente, com destaque para o Plano Diretor de Recursos Hídricos da bacia dos rios Iguaçu-Sarapuí, na década de 1990, e sua revisão, realizada entre 2007 e Neste contexto, foi introduzida a discussão sobre a possibilidade de requalificação fluvial, com foco na recuperação das características hidráulicas mais naturais para o rio, com a reconexão de suas planícies de inundação frente às obras tradicionais de controle de cheias, como diques. O modelo utilizado como ferramenta para elaborar este trabalho foi o modelo hidrodinâmico MODCEL, por permitir a avaliação do comportamento do rio e os efeitos das intervenções propostas neste trabalho, para controle das inundações da bacia do caso de estudo. Os resultados aqui obtidos mostraram a importância das planícies de inundação natural nas estratégias de vii

8 controle de cheias, como elementos capazes de garantir a funcionalidade em longo prazo dos sistemas implantados, em função das atuações históricas. viii

9 Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) RIVER REHABILITATION RESTORING RIVER SPACE AS AN ALTERNATIVE TO CONVENTIONAL SOLUTIONS FOR URBAN FLOOD CONTROL: CASE STUDY OF THE IGUAÇU RIVER, BAIXADA FLUMINENSE - RJ Gisele de Souza Bôa Sorte Ribeiro November/2013 Advisor: Marcelo Gomes Miguez Department: Civil Engineering Since the 1930 s, Baixada Fluminense, in the state of Rio de Janeiro, have been object of several hydraulic interventions, due to its location in a lowland area subjected to frequent flooding. The uncontrolled urbanization process generated countless problems related to the land use and occupation, that have led to an increase in the runoff generation, worsening even more the floods in the region. The aim of this study is to evaluate the different possible alternative solutions to the flood problem in the Iguaçu river basin, focusing in the river stretch that goes from the mouth of Botas river to the downstream of the Outeiro Pôlder, departing from the evolution of the historical approaches and from the studies previously developed, with emphasis on the Master Plan for Water Resources from Iguaçu-Sarapuí River Basin, in the 1990's, and its review, conducted between 2007 and Additionally, alternatives for river rehabilitation were considered, focusing on the recovery of more natural hydraulic characteristics of the river, especially regarding the flood plains reconnection an opposition to the traditional solutions for flood control, such as dikes. This study was supported by a hydrodynamic model, called MODCEL, to allow the evaluation of the river behavior and the effects of the interventions proposed in this work for flood control basin case study. The results obtained showed the importance of natural floodplains in flood control strategies, guaranteeing system functionality along time. ix

10 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO CONTEXTO MOTIVAÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos METODOLOGIA GERAL REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CONSIDERAÇÕES INICIAIS SOBRE CHEIAS URBANAS E PROJETOS DE DRENAGEM Medidas Estruturais Medidas Não Estruturais HISTÓRICO DE EVOLUÇÃO DOS CONCEITOS DE DRENAGEM Soluções Tradicionais de Drenagem Soluções Sustentáveis de Drenagem REQUALIFICAÇÃO FLUVIAL DRENAGEM DE ÁREAS DE BAIXADA Medidas Complementares ao Sistema de Drenagem Urbana Urbanização e Planejamento Urbano Sustentáveis Zoneamento de Áreas Inundáveis Construções à Prova de Inundações ASPECTOS ECONÔMICOS E DE RISCO BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO IGUAÇU/SARAPUÍ CASO DE ESTUDO CONHECIMENTO DO PROBLEMA ANTECEDENTES DE PROJETO Plano Diretor de Recursos Hídricos da bacia dos Rios Iguaçu-Sarapuí (1996) COPPE/UFRJ: Revisão do Plano Diretor de Recursos Hídricos do Rio Iguaçu- Sarapuí (2009): Implantação das obras (2010 até a presente data) PROPOSTA DE TRABALHO E METODOLOGIA PROPOSTA DE TRABALHO ESTUDOS HIDROLÓGICOS MODELAÇÃO MATEMÁTICA Levantamento de Dados Modelação Topográfica, Hidráulica e Topológica Entrada de Dados x

11 4.3.4 Condições de Contorno Calibração METODOLOGIA CASO DE ESTUDO: RIO IGUAÇU, DA FOZ DO RIO BOTAS AO PÔLDER DO OUTEIRO CENÁRIOS PARA O TEMPO DE RECORRÊNCIA DE 25 ANOS Situação Atual Cenário Cenário Cenário COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS PARA TEMPO DE RECORRÊNCIA DE 25 ANOS CENÁRIOS PARA TEMPO DE RECORRÊNCIA DE 50 ANOS Situação Atual Cenário Cenário Cenário COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS PARA TEMPO DE RECORRÊNCIA DE 50 ANOS CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES CONCLUSÕES RECOMENDAÇÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS xi

12 1. INTRODUÇÃO 1.1 Contexto À medida que os anos passam, os problemas ambientais, sociais e econômicos existentes em grandes cidades vêm crescendo e, em países em desenvolvimento, esses problemas se agravam ainda mais, em decorrência da falta de recursos financeiros e técnicos para combater e reverter o estado de degradação em que as grandes cidades chegaram. Essa crescente urbanização afetou muitos setores da infraestrutura como: transporte, abastecimento, habitação, saneamento e os problemas de inundações dos rios urbanos foram intensificados com o aumento dos picos de vazões, como é possível observar na ilustração esquemática do problema, apresentada na Figura 1.1. Figura 1.1: Influência da urbanização no hidrograma de enchente (SEMADS, 2001, volume XIII). 12

13 Por outro lado, não seria possível a evolução das primeiras civilizações afastadas dos corpos hídricos, pois o desenvolvimento das mesmas dependeu dos rios como fonte de abastecimento, como meio de transporte de pessoas e mercadorias e ainda como meio para o transporte dos resíduos produzidos pela cidade, proporcionando ambientes mais salubres. A água é um elemento essencial para a vida das cidades. No entanto, a urbanização, sem um planejamento adequado e uma infraestrutura mínima necessária para a população, vem gerando cada vez mais degradação dos recursos hídricos e escassez desse elemento fundamental para a vida. Recentemente, a expansão urbana tem gerado preocupações no que se refere ao planejamento urbano, envolvendo o manejo de águas pluviais e sua interface com o saneamento, fazendo com que a demanda por um desenvolvimento urbano mais sustentável gere impactos relevantes na concepção dos novos sistemas de drenagem. Assim, existe um paradoxo na relação entre a água e as cidades: a água é um elemento fundamental para a vida da cidade, mas a urbanização não é sempre acompanhada pelo planejamento adequado e a infraestrutura necessária geralmente não é prestada, conduzindo, ambos, os espaços urbanos e os corpos hídricos, à degradação (MIGUEZ et al., 2012). A falta de controle e o planejamento urbano inadequado acabam permitindo a ocupação de áreas ribeirinhas, sujeitas a maiores riscos e agravando os problemas relacionados às enchentes. Segundo Oktay (2012), tal descontrole produziu cidades que não são apenas caóticas e monótonas na aparência, mas tem sérios problemas ambientais que ameaçam os seus habitantes. Além da ocupação das margens e do leito menor dos rios, a falta de planejamento adequado para crescimento urbano provoca o aumento de impermeabilização do solo, intensificando as cheias que passam a acontecer com intervalo de tempo cada vez menor e maior magnitude, gerando novas áreas de alagamento e, consequentemente, gerando danos ainda maiores para a população. Para Leopold (1968), as alterações na ocupação e uso do solo devido à urbanização geram graves efeitos na hidrologia de uma área tais como: mudanças nas características de fluxo e vazão de pico de escoamento, mudanças na quantidade de escoamento superficial, e também mudanças na qualidade de água, além da redução 13

14 dos valores relacionados aos aspectos ambientais da bacia, tais como instabilidade dos canais, acúmulo de resíduos nas planícies e nos corpos d'água e desequilíbrio da biota aquática. De todas as mudanças no uso do solo que afetam a hidrologia de uma área, Leopold (1968) aponta a urbanização como mais significativa. Essas sérias alterações no ciclo hidrológico, provocadas pela urbanização desordenada, mostram que técnicas convencionais de drenagem urbana não têm sido suficientes para solucionar os problemas mencionados acima, pois tais técnicas não atacam o problema sob o ponto de vista do ciclo hidrológico, resolvendo apenas as questões hidráulicas imediatas, transferindo os problemas gerados pelas precipitações para jusante. Canholi (2005), afirma que o gerenciamento da drenagem urbana recai fundamentalmente em um problema de alocação de espaços para a destinação das águas precipitadas, uma vez que a urbanização reduz o espaço outrora destinado ao armazenamento natural, que era propiciado pelas áreas permeáveis, várzeas e mesmo nos próprios talvegues naturais. Esse cenário leva à busca de soluções mais eficientes, como forma de mitigar os impactos ambientais, ocasionados pelo processo de urbanização, e a pesquisa de novas técnicas para o controle das cheias em áreas urbanas, que levem em consideração questões sociais e ambientais na execução dos projetos de drenagem urbana. Desse modo, começa a ser aplicado o conceito de drenagem urbana sustentável, que busca respeitar o ciclo hidrológico, não transferindo efeitos no tempo e no espaço, promovendo alguma melhoria na qualidade da água, interagindo com as demais redes de infraestrutura e integrando-se com o plano de desenvolvimento urbano. Porém, não se preocupa, necessariamente, com a recuperação geomorfológica dos cursos d água e com a ecologia fluvial. Nesse sentido, Miguez e Magalhães (2010) enfatizam que a nova abordagem deve ser sistêmica, considerando toda a bacia hidrográfica, e que ações distribuídas ao longo da mesma devem se integrar ao sistema de drenagem a fim de controlar os escoamentos. Os aspectos espaciais e temporais precisam ser considerados de forma acoplada, para que as soluções propostas para reorganização dos escoamentos e minimização das inundações funcionem. Com o intuito de proporcionar benefícios à população residente em áreas urbanas e ao ecossistema fluvial, surge uma nova possibilidade a ser agregada no conceito para controle de cheias: a requalificação fluvial, que busca restabelecer aos 14

15 rios o seu estado mais natural possível, atuando como alternativa principal e sustentável na solução dos grandes problemas que envolvem o mau funcionamento dos rios. A requalificação, além de diminuir o risco hidráulico de enchentes, permite a recuperação dos rios, com melhoria da qualidade da água, equilíbrio do regime morfológico e também pode promover a restauração das funções ecológicas fluviais perdidas pela urbanização. Essa abordagem resgata o valor intrínseco do rio, valorizando o ambiente urbano e evita os problemas gerados pela drenagem convencional, que geralmente é mais cara de instalar e manter. Para resolução de problemas devido às chuvas intensas, aplicando os conceitos de requalificação fluvial, deve haver total integração das políticas públicas do estado e dos municípios, que devem planejar e controlar o uso do solo, tanto sob o ponto de vista de definição de áreas de proteção ambiental, como em relação ao controle dos processos de urbanização, além de assegurar a integridade física e garantir o bem estar da população, relocando, se necessário, as pessoas que vivem em áreas de riscos e fiscalizando para que os problemas não voltem a acontecer. Além disso, é imprescindível a colaboração e envolvimento da própria sociedade, a fim de que se tenha êxito nos programas de controle de enchentes. A requalificação fluvial em área urbana não é um processo fácil e necessita encontrar um ponto de equilíbrio saudável entre ambiente natural e construído. Na maioria das vezes, apenas será possível parcialmente. Porém, o resgate de áreas naturais de amortecimento pode ser um elemento muito importante nesta discussão. 1.2 Motivação Devido às características do relevo, há uma tendência natural de que a ocupação humana de uma bacia hidrográfica ocorra no sentido de jusante para montante (NETO, 2009). Essa ocupação em áreas mais baixas da bacia geralmente ocorre pelas facilidades de acesso, o que permite que as comunidades se instalem. De acordo com Miguez et al. (2012), o processo de ocupação de uma bacia começa normalmente a jusante, em áreas mais baixas e planas. Os efeitos da impermeabilização e urbanização das áreas ribeirinhas, primeiro levam às obras de canalização que funcionam como uma solução para o controle de inundações nestas áreas, no entanto, agravam as inundações na foz da bacia. 15

16 Quando essas áreas mais planas são ocupadas, há uma tendência natural de expansão da urbanização para montante da bacia, aumentando a impermeabilização das regiões mais elevadas, reduzindo a infiltração de água no solo e aumento o escoamento superficial para jusante. No final deste processo, as áreas de armazenamento naturais são agora ocupadas, toda captação é canalizada, não há mais planícies de inundação disponíveis, os canais não têm mais capacidade de descarga, a inundação é transferida para a jusante e grandes porções da superfície urbana são inundadas (MIGUEZ et al., 2012). Nesse contexto, se encontra a Baixada Fluminense do Estado do Rio de Janeiro, apresentada na Figura 1.2, exaustivamente urbanizada, sem o planejamento e a infraestrutura necessários para o bem estar da população. Figura 1.2: Localização da Baixada Fluminense do Estado do Rio de Janeiro Esse processo desordenado de urbanização acarretou as seguintes consequências: Ocupação do leito maior dos rios e, em muitos casos, do leito menor. Perda de conectividade do rio com sua planície de inundação, pela introdução de diques e pôlderes. 16

17 Acelerado processo de assoreamento, devido ao desmatamento das encostas, ao lixo não recolhido ou destinado de forma inadequada e às condições inapropriadas de saneamento, com lançamento de esgotos diretamente nos rios. Aumento do escoamento superficial devido à paulatina impermeabilização da bacia hidrográfica. Degradação das estruturas hidráulicas do sistema, ao longo do tempo, por falta de manutenção e elevado custo de recuperação associado. Inundações cada vez mais frequentes nos locais originais, e em áreas de jusante. O interesse imobiliário na região da Baixada Fluminense, porém, continua crescente, principalmente em áreas pouco habitadas em função de alagamentos. A autora, atualmente, é engenheira civil do Instituto Estadual do Ambiente (INEA), trabalha como analista ambiental na Diretoria de Licenciamento Ambiental do Instituto (DILAM) e tem percebido a alta demanda de processos de licenciamento por ocupação das áreas inundáveis com a sugestão de implantação e alteamento de diques. A tabela Tabela 1.1 apresenta as principais ações e efeitos decorrentes da urbanização. Tabela 1.1: Ações e efeitos da urbanização sobre as inundações urbanas (Adaptado de PORTO et al., 1997 apud Tucci, 2004). urbanização: Tucci & Bertoni (2003) ainda acrescentam como principais impactos da prejuízos de perdas humanas; 17

18 interrupção da atividade econômica das áreas inundadas; e contaminação da água pela inundação de depósitos de material tóxico, estações de tratamentos entre outros. As consequências relatadas por Tucci & Bertoni (2003) e na Tabela 1.1 acarretam em inundações mais frequentes, formando contingentes cada vez mais numerosos de atingidos pelas cheias. Como toda a Baixada é entrecortada por muitos canais e rios poluídos que transbordam por ocasião das chuvas, as condições de insalubridade para a população são agravados e muitas doenças ocorrem, tais como leptospirose (diretamente relacionada à frequência e intensidade das inundações), hepatite, dengue, gastroenterites, verminoses, entre outras. Além disso, a cidade estrangula o sistema de drenagem e há poucas possibilidades de novas obras de canalização funcionarem (MIGUEZ et al., 2012). As primeiras intervenções hidráulicas realizadas na Baixada Fluminense a partir da década de 30, incidiram ainda mais negativamente sobre seus rios, pois priorizavam o transporte de cargas e mercadorias, lançando mão de obras de retificação de rios canais para facilitar o acesso das embarcações. Essas intervenções vieram sob a responsabilidade do antigo Departamento Nacional de Obras de Saneamento (DNOS), que visavam atender um interesse do Governo em criar um cinturão verde para abastecimento da capital e arredores em hortifrutigranjeiros, que vinham das distantes regiões do vale do Paraíba (LABHID, 1996). Com o intenso crescimento populacional e a ocupação não planejada da bacia, essas estruturas tornaram-se obsoletas e a população passou a sofrer constantemente com os efeitos das inundações urbanas (Resende, 2010). Entre as décadas de 30 e 80, a região da Baixada Fluminense passou por um intenso processo de ocupação urbana não planejada, sem qualquer controle do poder público. Somente a partir de meados da década de 80, em 1988, em decorrência de enchentes calamitosas que atingiram a região, é que a Baixada passou a ser objeto de intervenções mais sistemáticas, voltadas para a implantação de serviços de saneamento e para o controle de inundações. O projeto iniciado nesta época foi chamado de Reconstrução Rio e visava evitar novas enchentes com obras de macrodrenagem (SEMADS, 2001, volume VIII). 18

19 Em 1994, dando continuidade ao programa Reconstrução Rio, foi montada uma equipe técnica para elaborar o Plano Diretor de Recursos Hídricos da Bacia do Rio Iguaçu-Sarapui, que ficou conhecido como Projeto Iguaçu, realizado pelo Governo do Estado, através da extinta SERLA (Superintendência de Rios e Lagoas). O projeto foi elaborado pela COPPE e concluído em 1996, previu o controle de inundações e recuperação ambiental das Bacias dos Rios Iguaçu, Botas e Sarapuí (LABHID, 1996). O Projeto Iguaçu estimou um universo de cerca de 180 mil pessoas vivendo em áreas sujeitas a inundações na bacia, onde as condições socioambientais são as mais precárias. Em muitos locais, o lixo e o esgoto das casas são lançados diretamente nos rios e canais, piorando ainda mais as condições de escoamento e de qualidade das águas. A erosão das margens dos rios e das encostas desmatadas produz sedimentos que, quando carreados para os rios, provocam assoreamentos dos corpos d água, reduzindo a capacidade de escoamento e retendo o lixo acumulado, que acabam servindo de barreira para o fluxo de água dos rios, provocando pontos de alagamentos. A escassez de infraestrutura urbana, a ocupação de áreas inadequadas, a deficiência ou total inexistência dos serviços de esgotamento sanitário e coleta de resíduos sólidos, o agravamento dos processos erosivos, a obstrução ou comprometimento do escoamento pelo lixo ou em decorrência de estruturas de travessias mal dimensionadas (pontes rodoviárias e ferroviárias, tubulações de água e esgoto), muros e edificações que obstruem as calhas dos rios, são parte do cenário caótico resultante do processo de ocupação e uso na bacia Iguaçu-Sarapuí e são os principais fatores que concorrem para o agravamento das inundações na região. Os alagamentos de diversas áreas urbanas na Baixada Fluminense, que ocorreram no final de 2007, geraram a necessidade de revisar o planejamento das ações estruturais e não estruturais previstas no Plano Diretor de Recursos Hídricos da Bacia do Rio Iguaçu-Sarapuí (LABHID, 1996). A revisão foi realizada pela Fundação COPPETEC em parceria com o INEA e com investimentos do Governo Federal através do PAC (Programa de Aceleração do Crescimento). Os projetos foram finalizados em 2009, resultando em uma série de alterações nas intervenções para a bacia, utilizando conceitos mais sustentáveis de drenagem urbana. Dentre as alterações, foi proposta a abertura de parte do Pôlder dos Meninos, sendo de interesse desta dissertação generalizar e ampliar esta proposta, caminhando 19

20 no sentido de contribuir para o processo de requalificação fluvial, pela devolução de espaço aos rios, aumentando a segurança dos sistemas existentes, pela manutenção de condições de escoamentos mais próximas das naturais, onde for possível. 1.3 Objetivos Objetivo Geral Avaliar a importância das planícies de inundação natural nas estratégias de controle de cheias, utilizando o rio Iguaçu como estudo de caso, focando no trecho que vai da foz do rio Botas até a jusante do Pôlder do Outeiro. Nesse contexto, o conceito de requalificação fluvial, com foco na recuperação das características hidráulicas mais naturais para o rio, principalmente na reconexão dos rios com as planícies de inundação, será comparado com a utilização de diques, medida tradicional de proteção de enchentes em áreas de baixadas Objetivos Específicos São objetivos específicos desta dissertação: Realizar diagnóstico da situação atual do trecho do rio Iguaçu, situado entre a foz do Rio Botas e a foz do Canal do Outeiro, localizado no município de Duque de Caxias, incluindo o trecho final do Rio Botas, avaliando o comportamento deste trecho de rio, em presença dos pôlderes definidos pelo plano diretor original para o rio Iguaçu. Propor um cenário com a generalização dos diques existentes na região de estudo, de modo a verificar a tendência introduzida por este tipo de solução sobre o comportamento sistêmico do rio. Resgatar o conceito de projeto introduzido pelo novo plano diretor, resultante da revisão do primeiro plano, que considera uma abertura parcial no dique da margem esquerda do rio Iguaçu, propondo um cenário, com base nos princípios de requalificação fluvial, que contemple a remoção dos diques da margem esquerda, permitindo maior comunicação do rio com sua planície de inundação, criando espaços para alagamentos. Comparar os resultados de maneira que permita avaliar as consequências das obras tradicionais frente a soluções mais sustentáveis no controle de cheias urbanas da região de interesse. 20

21 1.4 Metodologia Geral Para o desenvolvimento do trabalho, as etapas do procedimento metodológico estão descritas a seguir: a. Revisão bibliográfica para embasamento teórico do trabalho, abordando os temas de cheias urbanas, projetos de drenagem, evolução histórica dos conceitos de drenagem, requalificação fluvial e drenagem de área de baixada; b. Caracterização da bacia hidrográfica do rio Iguaçu no município de Duque de Caxias, RJ; c. Definição do trecho do rio Iguaçu situado entre a foz do Rio Botas e a do Canal do Outeiro, na divisa de Duque de Caxias e Belford Roxo, como caso de estudo; d. Uso do Modelo de Células de Escoamento, MODCEL (MIGUEZ, 2001), como ferramenta de modelagem; e. Elaboração de propostas de intervenção e dos cenários para a simulação que contenham soluções tradicionais de drenagem urbana e proposta de requalificação fluvial; f. Simulação do Cenário atual da bacia do estudo de caso; g. Simulação dos cenários propostos; e h. Apresentação e discussão dos resultados. 21

22 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Considerações Iniciais sobre Cheias Urbanas e Projetos de Drenagem As cheias são partes integrantes do ciclo hidrológico na natureza, ou seja, trata-se de um fenômeno onde ocorre transbordamento de água do leito natural, sejam córregos, rios, lagos, provocada por chuvas intensas, em que as consequências só trarão prejuízos à população, na medida em que seus efeitos venham a interferir no bem estar da sociedade. Algumas observações e definições para cheias e inundações são dadas pelos pesquisadores: Miguez et al. (2012): As inundações são fenômenos naturais e sazonais, que desempenham um importante papel ambiental, mas quando eles ocorrem em ambientes construídos, sem controle, muitas perdas de diferentes tipos podem ocorrer. Tucci (2005): A inundação urbana ocorre quando as águas dos rios, riachos e canais saem do seu leito menor de escoamento e escoa através do seu leito maior que foi ocupado pela população para moradia, transporte (ruas, rodovias e passeios), recreação, comércio, indústria, entre outros. Isto ocorre quando a precipitação é intensa e o solo não tem capacidade de infiltrar a água precipitada, assim é gerado um grande volume d'água que escoa para o sistema de drenagem, superando a capacidade do leito menor. Este é um processo natural do ciclo hidrológico devido à variabilidade climática de curto, médio e longo prazo. Estes eventos chuvosos ocorrem de forma aleatória em função dos processos climáticos locais e regionais. Pompêo (2000): De uma forma geral, as enchentes são fenômenos naturais, que ocorrem periodicamente nos cursos d água, devido a chuvas de magnitudes elevadas. As enchentes em áreas urbanas podem ser decorrentes dessas chuvas intensas de largo período de retorno, ou devido a transbordamentos de curso d água provocados por mudanças no equilíbrio no ciclo hidrológico, em regiões a montante das áreas urbanas, ou ainda, devidas à própria urbanização. Ainda existe a preocupação de que ao longo prazo, as cheias tenderão a aumentar a frequência e gravidade das inundações devido aos impactos das alterações climáticas (ANDOH & IWUGO, 2002). 22

23 Portanto, não se pode combater as inundações, pois são ocorrências da natureza, mas pode-se controlá-las, utilizando os conceitos de drenagem para organização dos escoamentos em uma área. De acordo com o vocabulário básico de recursos naturais e meio ambiente (IBGE, 2004), drenagem é uma feição linear negativa, produzida por água superficial de escorrência, e que modela a topografia de uma região. O caminho percorrido pela água da chuva sobre uma superfície pode ser topograficamente bem definido, ou não. Após a implantação de uma cidade, o percurso caótico das enxurradas passa a ser determinado pelo traçado das ruas e acaba se comportando, tanto quantitativa como qualitativamente, de maneira bem diferente de seu comportamento original (NETO, 2009). Assim, conclui-se que drenagem é o termo utilizado para designar o escoamento das águas que pode ocorrer de forma natural, onde há o escoamento do excesso de chuvas naturalmente pelos talvegues ou artificialmente através de obras e instalações hidráulicas, podendo ser em rodovias, em zonas rurais ou em zonas urbanas, sendo objetivo do nosso estudo, a drenagem urbana. Segundo NETO (2009), a drenagem urbana não se restringe aos aspectos puramente técnicos impostos pelos limites reservados à engenharia, pois compreende o conjunto de todas as medidas a serem tomadas, que visem à atenuação dos riscos e dos prejuízos decorrentes de inundações, as quais a sociedade está sujeita. Tucci (2005a) destaca que o escoamento pluvial pode produzir inundações e impactos nas áreas urbanas devido a dois processos, que ocorrem isoladamente ou combinados: Inundações de áreas ribeirinhas: são inundações naturais que ocorrem no leito maior dos rios devido à variabilidade temporal da precipitação e do escoamento na bacia hidrográfica, e Inundações devido à urbanização: são as inundações que ocorrem na drenagem urbana devido ao efeito da impermeabilização do solo, canalização do escoamento ou obstruções ao escoamento. É notório que a impermeabilização do solo da bacia, ocasionada pela ação do homem, é um dos fatores mais cruciais para o agravamento das enchentes, pois diminui a parcela de águas pluviais que infiltrariam no solo, caso não houvesse a impermeabilização pela ação antrópica, provocando o aumento da parcela do 23

24 escoamento superficial. A urbanização irregular por parte da população de baixa renda, que se instala nas várzeas dos rios, sem planejamento e fiscalização, também contribui significantemente para o problema, pois o espaço necessário para o amortecimento das inundações é ocupado por construções. Uma vez que a inundação torna-se limitada pela urbanização, além dos prejuízos à própria população, as águas das enchentes buscam outros caminhos, inundando áreas que não eram sujeitas às inundações anteriormente. Outro fator que contribui grandemente para as inundações é a precariedade e ineficiência dos sistemas e drenagem. O sistema de drenagem faz parte do conjunto de melhoramentos públicos existentes em uma área urbana, assim como as redes de água, de esgotos sanitários, de cabos elétricos e telefônicos, além da iluminação pública, pavimentação de ruas, guias e passeios, parques, áreas de lazer, e outros (FCTH, 1999). Cembrano et al. (2004), apresentam uma visão parcial do conceito do sistema de drenagem, considerando-o como esgotamento unitário, ou seja, para ele, sistemas de drenagem urbana são geralmente redes de esgotos que transportam águas residuais urbanas e águas pluviais para um ou mais pontos terminais, onde são tratadas e/ou descarregadas para o meio ambiente. Já para Miguez et al. (2012), os sistemas de drenagem são parte de uma infraestrutura da cidade e são uma chave importante na vida urbana. Se o sistema de drenagem falhar, as cidades se tornam sujeitas a inundações, a possível degradação ambiental, a problemas de saúde, de saneamento e de interrupção de serviços. Porém, diferentemente dos demais serviços que são solicitados constantemente, o sistema de drenagem só é solicitado quando as cheias ocorrem e, independentemente de existir ou não um sistema de drenagem adequado, as águas irão escoar e as consequências dependerão da qualidade do sistema de drenagem implantado. Miguez et al. (2012) destacam que o sistema de drenagem urbana compreende dois subsistemas principais: microdrenagem e macrodrenagem. O sistema de microdrenagem é essencialmente definido pelo traçado das ruas em áreas urbanas, atuando na coleta do excedente das chuvas de superfícies urbanas. A macrodrenagem é destinada a receber e destinar o escoamento superficial trazido pela microdrenagem. A macrodrenagem corresponde à rede principal, que consiste de 24

25 rios e obras complementares, tais como canais artificiais, galerias, diques e outras estruturas. Para NETO (2009), as torrentes originadas pela precipitação direta sobre as vias públicas desembocam nos ralos situados nas sarjetas. Estas torrentes (somadas à água da rede pública proveniente dos coletores localizados nos pátios e das calhas situadas nos topos das edificações) são escoadas pelas tubulações que alimentam os condutos secundários, a partir do qual atingem o fundo do vale, onde o escoamento é topograficamente bem definido, mesmo que não haja um curso d água perene. O escoamento no fundo do vale é o que determina o chamado Sistema de Macrodrenagem. O sistema responsável pela captação da água pluvial e sua condução até o sistema de macrodrenagem é denominado Sistema de Microdrenagem. A FCTH (1999) classifica o sistema tradicional de drenagem urbana composto por dois sistemas distintos, que devem ser planejados e projetados sob critérios diferenciados: o Sistema Inicial de Drenagem e o Sistema de Macrodrenagem. O Sistema Inicial de Drenagem ou de Microdrenagem ou, ainda, Coletor de Águas Pluviais, é aquele composto pelos pavimentos das ruas, guias e sarjetas, bocas de lobo, rede de galerias de águas pluviais e, também, canais de pequenas dimensões. Esse sistema é dimensionado para o escoamento de vazões de 2 a 10 anos de período de retorno. Quando bem projetado, e com manutenção adequada, praticamente elimina as inconveniências ou as interrupções das atividades urbanas, que poderiam advir das inundações e das interferências de enxurradas. Já o Sistema de Macrodrenagem é constituído, em geral, por canais (abertos ou de contorno fechado) de maiores dimensões, projetados para vazões de 25 a 100 anos de período de retorno. É constituída pelos principais talvegues, fundos de vales, cursos d água, independente da execução de obras específicas, por ser o escoadouro natural das águas pluviais. Do seu funcionamento adequado, depende a prevenção ou minimização dos danos às propriedades, dos danos à saúde e perdas de vida das populações atingidas, seja em consequência direta das águas, seja por doenças de veiculação hídrica. (FCTH,1999). Schmitt et al. (2004) afirmam que a falha do sistema de drenagem gera inundações, provocando grandes danos à infraestrutura de edifícios públicos e privados, além de impedir ou limitar o tráfego nas ruas, provocando também prejuízos indiretos como a perda de oportunidade de negócios. 25

26 É imprescindível que o sistema de drenagem seja projetado levando em consideração a possibilidade desses riscos acontecerem, de maneira que o dimensionamento dos dispositivos do sistema tenham condições de suportar e amortecer tais falhas previamente consideradas. Para se alcançar uma eficiência ótima do sistema de drenagem, é necessário que os subsistemas de micro e macrodrenagem sejam capazes de realizar suas funções plenamente, com a microdrenagem coletando e direcionando as águas dos lotes urbanos para a rede de macrodrenagem, que por sua vez deve comportar todo o volume de escoamento (TUCCI, 2007) Medidas Estruturais Medidas estruturais são intervenções realizadas diretamente nas calhas dos rios ou na paisagem urbana, com intuito de modificar as relações de escoamento. Em geral envolvem obras que modificam as características hidráulicas dos rios ou protegem uma determinada área dos efeitos das inundações, tais como: canalizações, reservatórios, diques, barragens, parques inundáveis, desvios, reflorestamento, dentre outras. Para Miguez at. al. (2012), as medidas estruturais introduzem modificações físicas na bacia ou na rede de drenagem urbana, com o intuito de alterar as relações entre precipitação e escoamento e reorganizar os padrões de fluxo. O modelo de Baptista et al. (2005), assim como Tucci (2005), afirmam que as medidas estruturais são sistemas projetados para promover o controle de qualidade e quantidade das águas pluviais, baseados na retenção de água da chuva ou infiltração no solo, que visam reduzir as vazões de pico. Dentre elas, pode-se citar: estacionamentos permeáveis, pavimentos porosos, telhados verdes e reservatórios de acumulação, que acumulam as águas provenientes das chuvas e permitem um uso posterior dessas águas para lavagem de carros, regas de jardins e lavagem de praças, por exemplo. De acordo com Tucci (1995), as medidas estruturais podem ser classificadas quanto à sua atuação na bacia, divididas em medidas distribuídas, medidas na microdrenagem e medidas na macrodrenagem, apresentadas na figura 2.1: Medidas distribuídas: atuam sobre o lote, praças e calçadas. Elas também são conhecidas como medidas de controle na fonte. 26

27 Na microdrenagem: atuam sobre o hidrograma resultante de um ou lotes. Na macrodrenagem: atuam diretamente sobre os rios e canais. Figura 2.1: Exemplos de medida de controle de inundação quanto na sua atuação na bacia. 1. Medidas distribuídos, 2. Medidas na microdrenagem, 3. Medidas na macrodrenagem (REZENDE, 2010). Essas medidas são adotadas de acordo com o estágio de desenvolvimento da área em estudo. As principais medidas de controle na fonte têm sido: a detenção no lote, como pequenos reservatórios, que buscam controlar apenas a vazão máxima; o uso de áreas de infiltração, para receber a água de áreas impermeáveis e recuperar a capacidade de infiltração da bacia, e os pavimentos permeáveis. As medidas na micro e macrodrenagem são, principalmente, as de detenções e retenções. As medidas de detenção são reservatórios urbanos mantidos secos com uso do espaço integrado à paisagem urbana, por outro lado, as medidas de retenção são reservatórios com lâmina de água utilizados não somente para controle do pico e volume do escoamento, como também da qualidade da água. Segundo Tucci (2003), a maior dificuldade no projeto e implementação dos reservatórios é a quantidade de lixo transportada pela drenagem, que acaba obstruindo o fluxo de água drenada na entrada dos reservatórios. 27

28 Sendo assim, torna-se imprescindível a limpeza recorrente desses sistemas, para o bom funcionamento dos dispositivos e obras hidráulicas, garantindo que haja o escoamento das águas provenientes das chuvas. Tucci (2004) propõe, ainda, uma subdivisão das medidas estruturais em medidas intensivas ou extensivas. Segundo o autor, as medidas extensivas agem diretamente na bacia, modificando as grandezas hidrológicas, ou seja, alteram as relações entre precipitação e vazão. A principal finalidade das medidas estruturais extensivas é promover a redução do pico das enchentes, por meio do amortecimento conveniente das ondas de cheia, obtida pelo armazenamento de parte do volume escoado. Entretanto, a utilização dessas estruturas vem sendo associada também a outros usos, como recreação e lazer e mais recentemente a melhoria da qualidade da água (CANHOLI, 2005). Já as medidas intensivas são aqueles que atuam diretamente na calha do rio, modificando as grandezas hidráulicas e características hidrodinâmicas do escoamento, podendo ser de três tipos: aceleram os escoamentos; retardam os escoamentos; e derivam os escoamentos. As medidas intensivas tentam evitar o vertimento do escoamento para as áreas ribeirinhas. As medidas intensivas que aceleram os escoamentos são a construção de diques, e o aumento da condutância do canal ou retificações. As medidas intensivas projetadas para retardar os escoamentos são os reservatórios superficiais e as bacias de amortecimento construídos em linha com o canal de drenagem. Já as medidas destinadas a desviar o escoamento são os canais de desvios (SIMONS et al., 1977). Baptista et al.(2005) classificam as medidas estruturais de outro modo, de acordo com a posição de implantação do dispositivo e contemplam técnicas de controle na fonte, lineares e de controle centralizado: Técnicas de controle na fonte: são aquelas relacionadas a pequenas superfícies de drenagem, tais como poços de infiltração, valas e valetas de armazenamento e/ou infiltração, microrreservatórios individuais, e telhados armazenadores. 28

29 Técnicas lineares: são implantadas usualmente junto ao sistema viário, arruamento, pátios e estacionamentos, tais como: pavimentos porosos, valas de detenção e/ou infiltração e as trincheiras de infiltração. Técnicas para controle centralizado: Correspondem basicamente às bacias de detenção e retenção. As bacias de detenção armazenam as águas excedentes da chuva por um curto período para controle da inundação, já as bacias de retenção armazenam por longos períodos, a fim de que se tenha redução da poluição dessas águas excedentes e recarga do lençol freático. Miguez & Magalhães (2010) afirmam que as medidas estruturais são fundamentais quando os problemas de inundações estão instalados, no intuito de reverter e controlar a situação existente. No entanto, essas intervenções não fornecem uma proteção completa para as áreas suscetíveis à inundação, pois estas áreas ainda podem estar sujeitas às inundações com maiores magnitudes do que o nível de proteção em que as intervenções foram concebidas. Neste contexto, tornam-se necessárias, medidas que visam evitar que a população e propriedades se exponham às inundações, tais medidas são chamadas de não estruturais Medidas Não Estruturais As medidas não estruturais não envolvem obras para modificação dos rios, pois envolvem a educação da população com relação ao mecanismo de geração do escoamento superficial e como reduzir o seu impacto negativo, sobre a possibilidade de convivência com as enchentes. São compostas por ações indiretas, possuem caráter preventivo e auxiliar ao corretivo. As medidas não estruturais correspondem às ações indiretas, ou seja, segundo Miguez et al. (2012), medidas não estruturais trabalham ações que visam permitir uma convivência mais harmônica da população com as inundações. Righetto et al. (2009) afirmam que medidas não estruturais integram um conjunto de ações locais especificas, visando promover a retenção e infiltração do escoamento, com o controle dos impactos da urbanização na drenagem. As medidas não estruturais devem incluir uma gama de atividades envolvendo medidas de prevenção de poluição, educação, práticas de gerenciamento e desenvolvimento para limitar a conversão da chuva em runoff (MARTIN, 2007). 29

30 Dentre os exemplos de medidas não estruturais, tem-se: planos diretores de drenagem urbana, regulamentação do uso do solo e zoneamento das áreas inundáveis, educação ambiental com foco em controle de poluição, erosão e lixo, sistemas de alerta contra inundações, construções a prova de inundações, dentre outras. Segundo Righetto et al. (2009), as medidas não estruturais para controle de inundações podem ainda ser agrupas em categorias, conforme apresentado na tabela 2.1: Tabela 2.1: Categorias das medidas não estruturais e possíveis ações (Righetto et al., 2009). Os seguros para os prejuízos causados pelas enchentes também são considerados como uma medida não estrutural, no entanto, é importante lembrar que a Lei Federal de 1997 (BRASIL, 1997), conhecida como "Lei das Águas", estabelece que um dos objetivos da política federal de recursos hídricos é a defesa contra eventos hidrológicos críticos, e, dentre eles, pode-se incluir as inundações. Segundo Tucci (2003) e Righetto et al. (2009), a principal medida não estrutural é a legislação para controle dos futuros desenvolvimentos. Já Miguez & Magalhães (2010) destacam a preservação das planícies de inundação desocupadas como uma das mais importantes medidas não estruturais e ainda indicam o reflorestamento de áreas degradadas, como encostas e margens de rios, como aliado na redução de quantidade de água e sedimentos que alcançam o sistema de drenagem, uma vez que 30

31 evita a erosão do solo, preserva a camada superficial do solo e ainda promove a infiltração, favorecendo o correto funcionamento das estruturas. Escolher a melhor técnica a ser empregada é uma tarefa que exige uma série de análises, incluindo suas performances hidráulicas, técnicas, ambientais e sua perspectiva sociológica, assim como a consideração de sua operação e manutenção. (Ellis et al., 2004). Miguez & Magalhães (2010) apontam as medidas não estruturais com as mais relevantes no planejamento de cenários futuros, a fim de obter melhores resultados, com custos menores. No entanto, para se obter resultados ainda mais satisfatórios e atingir o objetivo de diminuir os efeitos danosos das enchentes, tais medidas devem ser trabalhadas em conjunto. Segundo Resende (2010), ambas as medidas, estruturais e não estruturais, podem ser vistas como um aprendizado de convivência harmônica com os eventos de enchentes. 2.2 Histórico de Evolução dos Conceitos de Drenagem Os primeiros sistemas de drenagem de águas pluviais surgiram ainda na Idade Antiga, seguindo a reboque as técnicas de evacuação aplicadas no setor de esgotamento cloacal, na tentativa de amenizar inconvenientes (Baptista et al., 2005). Nesta época, as intervenções em drenagem eram feitas de forma isolada e os esgotos eram lançados diretamente nas ruas e rios sem qualquer tratamento. Este fato gerou um ambiente propício à proliferação de doenças com alta taxa de mortalidade humana. Esta realidade perdurou até pouco antes do século XIX, quando os problemas de águas pluviais eram tratados de forma unitária, conhecido como tout à l'égout, ou seja, o transporte das águas pluviais era feitos juntamente com os esgotos. Esses sistemas primitivos de drenagem consistiam de valas a céu aberto que cruzavam as terras, porém, aos poucos, surgiu a ideia de construir dutos cobertos para a drenagem, uma vez que os esgotos pluviais e domésticos eram visivelmente desagradáveis e continuavam a servir como principal meio de veiculação de doenças. Durante a revolução industrial, as águas pluviais passaram a ser consideradas como um grande problema para a vida urbana. As inundações urbanas começaram a aumentar em magnitude e frequência através do sistema unitário, as doenças se espalharam na cidade industrial e águas tiveram de ser descarregadas com a maior 31

32 velocidade possível (MIGUEZ & MAGALHAES, 2010). Buscava-se assim, a retirada das águas de forma rápida, através de retificações e canalizações dos cursos d'água (NASCIMENTO, 1996). A partir de meados do século XX, com o aumento das áreas impermeabilizadas devido à urbanização, os sistemas de drenagem tornaram-se insuficientes. Então, mais recentemente, buscaram-se alternativas ao conceito do transporte rápido das águas. Miguez & Magalhães (2010) afirmam que os conceitos de controle de enchentes estão em constante evolução, acompanhando as demandas históricas da urbanização e suas consequências. Tucci (2005) classificou as águas urbanas, quanto ao seu desenvolvimento histórico, em quatro fases principais: Pré-Higienista, Higienista, Corretiva, Desenvolvimento Sustentável. A Tabela 22.2 apresenta essas fases e suas principais características, resumindo esse processo histórico, segundo Tucci (2005). Tabela 2.2: Classificação das águas de acordo com o desenvolvimento urbano (Adaptado de TUCCI, 2005). É importante destacar que as fases listadas acima não são estanques. Mesmo atualmente, ações higienistas continuam a ocorrer, tanto por certa inércia técnica associada a uma tradição da Engenharia, como por uma herança de ações passadas que estão hoje integradas aos sistemas de drenagem. No entanto, os conceitos de drenagem têm evoluído e serão abordados nos itens a seguir. 32

33 2.2.1 Soluções Tradicionais de Drenagem As soluções tradicionais para o problema de inundações, em áreas urbanas, geralmente buscam resposta em um arranjo da rede de drenagem, na maioria das situações, através de dragagem dos cursos d'água, aprofundando a seção, e de projetos de galerias e canais, tendo em vista um rápido transporte das águas pluviais excedentes para longe do local de intervenção, baseadas no conceito higienista. Canholi (2005) afirma que, tradicionalmente, os projetos de drenagem acarretam no aumento da velocidade dos escoamentos com obras de canalização. As soluções de drenagem baseadas neste conceito tem como consequência imediata o aumento das inundações à jusante. As práticas tradicionais de drenagem urbana são baseadas em obras de canalização, a fim de adaptar o sistema para os fluxos gerados e concentrados. Esta abordagem equaciona consequências indesejáveis no processo de inundação, que constituem maiores e mais rápidas descargas produzidas pelo ambiente construído, (MIGUEZ et al., 2012). Em busca de resolver as inundações, essa solução atua de forma localizada, se preocupando apenas com o hidrograma gerado, e não se preocupa em olhar para as causas do problema e atuar sobre estas. A Figura 2.2 mostra as alterações nos hidrogramas para uma mesma chuva em decorrência da retificação de um rio e mudança do uso do solo pela urbanização. 33

34 Figura 2.2: Alteração dos hidrogramas devido aos efeitos de retificação de um rio e modificação do uso do solo (SEMADS, 2001, volume VIII). Em um primeiro momento, essa solução mostra-se adequada, pois transfere todo o excesso de água de uma região com problemas para jusante. Porém, à medida que a urbanização chega a regiões mais elevadas da bacia, há aumento do aporte de águas pluviais afluentes para essa região, demandando novas intervenções na rede de drenagem para a readequação da sua capacidade hidráulica, de acordo com as novas vazões de cheia. Sendo assim, ao longo do tempo, as intervenções para adequação da rede às novas vazões geradas tornam-se um grande problema, exigindo cada vez mais intervenções maiores. No caso de regiões muito adensadas pela urbanização, essas grandes obras podem se tornar inviáveis economicamente, pela falta de espaço para a implantação 34

35 das obras que, em muitos, casos gera a necessidade de desapropriar moradias e realocar a população afetada. Dessa forma, essas medidas não são definitivas ou sustentáveis: resolvem o problema de cheia em uma área, mas o transferem para jusante, exigindo, assim, o redimensionamento da rede de drenagem de jusante e resultando em custos cada vez mais elevados devido às dimensões das novas estruturas (SOUZA, 2002). Todas as intervenções hidráulicas são dimensionadas levando em consideração o risco que se pode assumir, em função do tempo de recorrência adotado. Em princípio, essas intervenções podem garantir uma proteção local, mas além de agravar o problema à jusante, não atenderão sua finalidade para enchentes decorrentes de chuvas além daquelas estabelecidas em projeto. Intervenções locais como retificação, canalização, dragagem e pôlderes além de não solucionar os problemas das bacias urbanas por transferirem os problemas rio abaixo, possuem alto custo de implantação e manutenção, e sempre necessitarão de medidas para mitigarem os efeitos de suas implantações. Tais obras acarretam consequências maiores ainda quando a população, em vez de se afastar dessas regiões propícias a eventos de cheias, sentem uma falsa segurança com a implantação das obras e, por inadequado controle sobre o uso do solo, essas áreas são ocupadas pela população. Tendo em vista que a readequação de rede de drenagem para maiores vazões tomada isoladamente foi se mostrando cada vez mais ineficaz, gerou-se a necessidade de pensar sobre os processos de controle de inundação com uma visão mais ampla do problema, buscando maior sustentabilidade, de forma sistêmica Soluções Sustentáveis de Drenagem Como pôde ser visto no item anterior, durante muito tempo, o objetivo principal da drenagem urbana foi simplesmente coletar, conduzir e descartar de forma rápida e segura as águas pluviais e águas residuais. Até algumas décadas atrás, os estudos e projetos de drenagem eram voltados para a melhoria desse "transporte". Segundo Urbonas & Stahre (1993), este princípio vem sendo abandonado. O conceito de projeto de drenagem vem mudando, buscando implementar ações que visem minimizar os impactos da urbanização na cobertura vegetal e na bacia hidrográfica. 35

36 Para Pompêo (1999), as questões ambientais existentes hoje nas grandes cidades destacam o fracasso das soluções técnicas para projetos de drenagem urbana, exigindo uma nova abordagem que deve focar o problema das enchentes urbanas, incorporando a dinâmica social e o planejamento multissetorial na busca de soluções. De acordo com VSC (1999), a abordagem integrada para a gestão de águas pluviais é a chave para o desenho urbano. Esta abordagem integrada deve considerar as águas pluviais como um recurso, em vez de um ônus, e ainda, considerar todos os aspectos do escoamento superficial dentro do desenvolvimento da cidade, incluindo questões ambientais, sociais e culturais. Considerando o rápido crescimento urbano dos últimos dois séculos e o fato de que o perfil da população mundial está mudando de rural para urbano, tornou-se difícil simplesmente olhar para drenagem urbana e propor correções de canal, retificações e outras semelhantes intervenções. Canalizações não poderiam responder pela solução de todos os problemas de enchentes urbanas e, de fato, esta ação isolada, em uma abordagem local, foi mais responsável por transferir problemas do que resolvê-los (MIGUEZ et al., 2012). Os crescentes problemas de inundação mostraram a não sustentabilidade do sistema de drenagem urbana tradicional e novas soluções começaram a ser pesquisadas (MIGUEZ et al., 2012). A drenagem urbana sustentável, por definição, implica que inundações urbanas não podem ser transferidas no espaço ou no tempo. Para Miguez at. al. (2007), o sistema de drenagem urbana tem que ser planejado de forma integrada com o crescimento urbano e a drenagem deve ser integrada à paisagem urbana. Diante do cenário de constantes enchentes, como as obras tradicionais de drenagem urbana não apresentam, por si só, resultados duradouros e eficientes, além de serem muito onerosas, surge a necessidade de projetar sistemas de drenagem mais eficazes com adoção de medidas sustentáveis de controle de cheias em área urbanas, integradas à questão de uso do solo. Stahre (2005) vê a abordagem do sistema de drenagem sustentável como uma forma ideal de alcançar metas e objetivos com um baixo custo, quando comparado com o sistema de drenagem tradicional. Os principais objetivos de um sistema urbano sustentável estão associados com um sistema natural saudável e livre de agentes poluidores, com a melhoria das 36

37 condições de saúde, além da economia de recursos humanos e financeiros, utilizados na manutenção do sistema (RIGHETTO et al., 2009). A partir da década de 1970, uma nova abordagem para tratar o problema foi desenvolvida, sobretudo na Europa e na América do Norte. Trata-se do conceito tecnologias alternativas ou compensatórias de drenagem, as quais possuem como vertente considerar a qualidade de vida e a preservação ambiental (Baptista et al., 2005). No Brasil, Batista et al. (2005), consolidaram os conceitos de técnicas compensatórias em projeto de drenagem urbana, introduzindo várias medidas diferentes, focando infiltração e capacidade de armazenamento, com o objetivo de compensar os impactos urbanos sobre o ciclo hidrológico. Os autores afirmam, ainda, que a utilização de técnicas compensatórias consiste em tratar a problemática das águas pluviais e seu manejo de forma integrada com o ordenamento urbano, ou seja, promover sua interação com o projeto urbanístico, potencializando os aspectos que podem levar a valorização de soluções que atendam aos objetivos das águas pluviais junto com os urbanísticos. Essas técnicas não são, portanto, inovadoras pelo fato de serem novas ou modernas, mas sim pelo fato de se oporem ao princípio tout à l'égout. Seu renascimento está ligado ao desenvolvimento histórico das redes convencionais de drenagem, às quais tais medidas são alternativas (CHOCAT, 1997 apud SOUZA, 2002). As planícies de inundação passaram a ser objeto de planejamento, sofrendo restrições quanto à ocupação e ao tipo de obras, visando principalmente garantir a área da seção de escoamento e minimizar as perdas de carga hidráulica em decorrência de edificações nestas áreas. Foram introduzidas as denominadas medidas compensatórias, que buscam compensar os efeitos da urbanização, atuando sobre os processos hidrológicos e visando à redução de volumes ou vazões, em diferentes concepções quanto ao porte e localização das obras. (NASCIMENTO et al., 1997, apud POMPÊO, 2000). Estas tecnologias são alternativas, pois consideram o impacto da urbanização de forma global, tomando a bacia como base de estudo. A compensação ocorre a partir do controle da produção de excedentes de água decorrentes da impermeabilização, evitando assim sua rápida transferência para as áreas à jusante (Baptista et al., 2005). 37

38 A utilização de alternativas que estejam mais próximas da sustentabilidade representa para a drenagem urbana a reprodução do comportamento hidrológico mais natural possível, incorporando novas técnicas com finalidade de amortecer as vazões de pico, favorecer a infiltração e a recarga dos mananciais subterrâneos, evitar processos erosivos, melhorar a qualidade das águas, dentre outros. Diferentemente da abordagem higienista, que visa à evacuação rápida do excesso de água das chuvas para jusante, a abordagem sustentável de drenagem urbana busca o controle dos escoamentos superficiais na fonte, ou seja, o mais próximo possível do local onde a precipitação atinge o solo. A redução de volumes é baseada em técnicas de infiltração que devem operar a partir do instante em que a precipitação atinge as superfícies (POMPÊO, 2000). O processo de escolha da solução alternativa a ser utilizada deve adotar três critérios: as condições físicas locais, o modelo de urbanização e os impactos da solução alternativa sobre o sistema de drenagem e meio ambiente (NASCIMENTO et al., 1997, apud POMPÊO, 2000). As soluções de infiltração são geralmente escolhidas por razões hidráulicas, tendo função de redução da vazão de picos e do volume escoado (BARRAUD et al., 1998). Em área em expansão urbana, o projeto de drenagem deve promover a maior absorção de água precipitada no solo. Em áreas urbanizadas, o projeto de drenagem deve propor uma readequação, de acordo com os princípios da drenagem sustentável, listados por Tucci (2005) a seguir: novos desenvolvimentos não podem aumentar a vazão de pico das condições naturais ou prévias; deve haver planejamento do conjunto da bacia para controle de volume e deve-se evitar transferência de impactos para jusante. Para MIGUEZ et al. (2012) os elementos-chave para um sistema de drenagem mais sustentável consideram: gerenciar volumes de escoamento, reduzindo o impacto da urbanização sobre as inundações; incentivar a recarga natural (se possível); proteger ou melhorar a qualidade da água; 38

39 melhorar a comodidade e valor estético de áreas desenvolvidas; fornecer um habitat para a flora e fauna naturais em áreas urbanas, criando oportunidades para a melhoria da biodiversidade; e conhecer o ambiente e as necessidades da comunidade local. Internacionalmente, as técnicas compensatórias são assemelhadas às Best Management Practices (BMPs), muito frequentes na literatura americana. As BMPs tiveram origem nas indústrias. Aplicam-se também à drenagem urbana, com um enfoque qualitativo, buscando a melhoria da qualidade da água. A partir de 1990, em outros países começaram a surgir movimentos semelhantes e complementares, como por exemplo, o Low Impact Development (LID - Desenvolvimento de Baixo Impacto) nos Estados Unidos e também na Europa, o (SuDS - Sistemas de Drenagem Sustentáveis) na Inglaterra, Europa e nos Estados Unidos, e Water Sensitive Urban Design (WSUD - Projeto Urbano Sensível à Água) na Austrália. O LID, segundo Coffman (2002), é uma abordagem verde para a gestão de águas pluviais, que busca imitar a hidrologia natural de uma bacia com uso de medidas de controle descentralizadas. No que se refere à gestão de águas pluviais, enquanto as BMPs objetivam, prioritariamente, a qualidade das águas, o LID adota um conjunto de procedimentos que visam entender e reproduzir o ciclo hidrológico antes do processo de urbanização, buscando projetos que contemplem a manutenção de áreas verdes, permitam a infiltração e minimizem a parcela de escoamento superficial. Miguez et al. (2012) afirmam que LID e BMPs muitas vezes são utilizados em conjunto e podem complementar um ao outro. Neste sentido, para Al-Ani et al. (2011), as BMP regem o controle do escoamento e a remoção de poluentes das águas pluviais no contexto do LID, procurando restabelecer as condições naturais de drenagem conforme as encontradas antes da ocupação. O SUDS trata de outra possibilidade de melhorar os sistemas urbanos de drenagem. Segundo CIRIA (2007), o SUDS é o processo de integração da gestão do ciclo da água com o ambiente construído através de planejamento e projeto urbano. O objetivo principal do SUDS consiste em reduzir a quantidade e os problemas relacionados à qualidade das águas, favorecendo ao máximo a biodiversidade. A 39

40 solução adequada está na interface quantidade-qualidade-biodiversidade cujas orientações para facilitar a implementação efetiva do SUDS para melhores práticas no planejamento, projeto, construção, operação e manutenção do SUDS, consideram as questões da biodiversidade, integração e percepção pública da comunidade, bem como de tratamento de qualidade da água e gestão sustentável dos riscos de inundação (CIRIA, 2007). O WSUD surge como um conceito adicional à sustentabilidade na drenagem urbana. Miguez et al. (2012) consideram o WSUD a evolução contínua de todos os conceitos de drenagem urbana sustentável discutidos anteriormente. O WSUS é uma oportunidade de criar lugares bonitos, bem sucedidos e resistentes. É inegável que a relação entre a água e a áreas urbanas deva ganhar prioridade para fornecer soluções integradas para gestão de risco de inundação. Esta prioridade deve ser aplicada de modo que, possa reunir as habilidades e criatividade de profissionais de diferentes áreas que planejam e projetam o ambiente urbano, para trazer muito mais benefícios para as comunidades. (CIRIA, 2013) A Figura 2.3 apresenta o resumo os principais conceitos fundamentais da WSUD. Onde: Figura 2.3: Fatores principais no conceito de WSUD (Adaptado, CIRIA, 2013). (a) Conectar o ciclo da água representa a busca por melhor solução para todos os aspectos do ciclo da água, pensando no abastecimento de água, esgotos, escoamento de águas superficiais e gestão de inundações. (b) Colaborar com outras disciplinas se refere a integrar outros profissionais que podem trazer novas perspectivas e conhecimentos para o projeto urbano. 40

41 (c) Criar excelentes soluções para excelentes lugares significa planejar e projetar o ambiente construído, para responder à forma urbana e às necessidades da comunidade, integradas com os recursos hídricos. Com o WSUD, a integração da gestão das águas urbanas com o planejamento do uso do solo pode levar em consideração o fornecimento da água potável, o descarte do esgoto e o manejo das águas pluviais (WILLIAMS et al., 2011). Lloyd (2011) afirma que também é possível incorporar os princípios do WSUD com a proteção de corpos receptores e a minimização da demanda de água potável através do reaproveitamento de águas pluviais. Cruz et al.(2007) enfatizam que ainda há grande resistência por parte dos projetistas brasileiros à aplicação destas técnicas, pois existe pouca divulgação e poucas obras executadas, além da oposição natural a inovações. Neste sentido, reforça-se a necessidade de se pensar a drenagem urbana como parte de um sistema de gestão e planejamento, buscando a integração de solução de drenagem com paisagens urbanas multifuncionais. Miguez & Magalhães (2010) dizem que sistemas de drenagem precisam ser concebidos no intuito de minimizar impactos da urbanização sobre os padrões naturais de escoamento, combinando aspectos quantitativos e qualitativos, alcançando objetivos técnicos, sociais, econômicos e políticos, sem transferir custos no espaço e no tempo. Miguez et al. (2009) afirmam que em projetos de controle de inundações integrados, o efeito combinado do conjunto de intervenções pode ser, geralmente, muito diferente do somatório dos efeitos isolados de cada intervenção, individualmente considerados. Assim, a análise da bacia de forma sistêmica possibilita a avaliação dos efeitos das inundações com vistas às intervenções distribuídas na bacia, buscando resultados mais satisfatórios. Embora o planejamento integrado destaque a necessidade de avaliar a infraestrutura e necessidades ambientais na formulação de políticas de planejamento, as autoridades locais devem informar a população sobre a gravidade e os riscos de se construir próximo às planícies de inundação para minimizar os danos pessoais e materiais (ANDOH & IWUGO, 2002). Esta é uma tarefa complexa para os gestores públicos, o compromisso de construir um futuro sustentável para as cidades, promovendo a integração de políticas 41

42 públicas de recursos hídricos, saneamento e uso do solo urbano. É importante que aqueles com um papel na melhoria da gestão ambiental das águas pluviais compartilhem o processo de desenvolvimento urbano, isso significa que os representantes de todas as áreas funcionais devem ser envolvidos (VSC, 1999). Pensar em um manejo sustentável de águas urbanas é deixar de valorizar a ideia de afastar as águas através das canalizações, com os rios funcionando como condutos, e passar a priorizar a ideia de conviver com as águas urbanas, em que as soluções principais a serem adotadas são a retenção, armazenamento e infiltração, onde os rios funcionem como manancial, ambiente de lazer e contemplação, e ainda favorecer o desenvolvimento de ecossistema. Uma abordagem integrada, considerando a bacia hidrográfica como unidade de planejamento, pode ser considerada a base inicial para um projeto de sistema sustentável. Além disso, as ações para permitir a requalificação dos rios urbanos também surgem como uma nova possibilidade de desenvolvimento urbano e de integração dos rios com o ambiente construído. Essa possibilidade será tratada com um pouco mais de destaque no próximo item, como alternativa para o controle de cheias. 2.3 Requalificação Fluvial Os cursos d água envolvem muitas outras características do que somente a presença de água, pois são espaços vitais para muitas espécies da fauna e flora, além de permitirem múltiplos usos pelo homem. A abordagem sustentável da drenagem urbana, vista anteriormente, embora se preocupe com o ciclo hidrológico, não se preocupa, necessariamente, com a ecologia fluvial. Para González del Tánago & García de Jalón (2007), os resultados podem ser analisados não só sob ponto de vista estético e para melhoraria do meio ambiente, mas também em termos de hidrológicos e ecológicos, alcançando rios restaurados, aumentando a quantidade e qualidade dos recursos hídricos e seu potencial de uso para a população ribeirinha. A recuperação da biodiversidade e do ecossistema fluvial é fundamental para uma saudável integração das atividades humanas com o rio. Então, recentemente, vem começando a ganhar força o conceito de requalificação fluvial, visando permitir que o sistema fluvial volte a possuir um estado mais natural possível e seja capaz de 42

43 desempenhar suas características funcionais ecossistêmicas, com maior valor ambiental, reduzindo os problemas de drenagem na bacia e melhorando a qualidade da água. Segundo Jormola (2008), este recente interesse na proteção de rios urbanos traz uma nova abordagem para a gestão destes rios que considera as questões ecológica, espacial, social, econômica, estética e institucional, além do uso da multidisciplinaridade, que requer a participação pública. Esta abordagem incorpora preocupações como inundação, transporte, habitat aquático, habitat ciliar, qualidade da água, recreação e estética (URBEM, 2004). A Diretiva Quadro da Água, criada na União Européia (Water Framework Directive - WFD, 2000) prevê uma nova forma de tratamento da questão fluvial. Sua finalidade é ser uma ferramenta operacional, ditando os objetivos para a proteção futura da água. É esperado que, com esses objetivos, obtenham-se melhores condições ecológicas dos rios da Europa. Assim, o WFD (2000) objetiva, em longo prazo, o aprimoramento e planejamento dos rios europeus, com ênfase no valor intrínseco do seu ecossistema natural. O Centro Italiano de Requalificação Fluvial - CIRF (2006) define a requalificação fluvial como: Conjunto integrado e sinérgico de ações e técnicas, de tipo muito variado (do jurídico-administrativo-financeiro, até o estrutural), que permite que tanto o curso d água quanto o seu território mais estreitamente conectado ( sistema fluvial ), volte a possuir um estado mais natural possível, capaz de desempenhar suas características funcionais ecossistêmicas (geomorfológicas, físico-químicas e biológicas), dotado de maior valor ambiental, procurando satisfazer até mesmo os objetivos socioeconômicos. Em regiões altamente urbanizadas, geralmente as áreas disponíveis para as intervenções são escassas, há inúmeros problemas socioeconômicos, que tornam o processo de revitalização muito complexo, pois envolve a necessidade de grandes áreas ribeirinhas, a fim de encontrar espaço para o rio recuperar seu curso natural e áreas inundáveis (MIGUEZ et al., 2012). São diversos os conflitos existentes quando se trata de um sistema fluvial, desde a necessidade de sustentar as atividades antrópicas, melhorar o uso recreacional da paisagem, como também, aumentar o valor de existência e conservação dos recursos naturais. Assim, deve-se considerar que o objetivo de um 43

44 projeto de requalificação fluvial pode ser a requalificação parcial, não existindo a necessidade de atingir o estado mais natural. (SILVA, 2010). A requalificação fluvial em ambientes urbanos é um grande desafio, pois o adensamento populacional das margens dificulta a implantação deste conceito. Porém, é importante saber que as medidas de requalificação podem ser medidas de evolução parcial e que mesmo que o estado de referência não seja totalmente alcançado, as melhorias obtidas podem ser significativas para o sistema fluvial, ou seja, o objetivo final da requalificação não é necessariamente retornar o rio ao seu estado original, sem interferências da urbanização, já que muitas vezes o ambiente foi tão alterado, que se torna irreversível. Porém, qualquer melhoria em uma função ou na estrutura do ambiente, pode ser considerada como um passo da requalificação fluvial, tendo em vista um estado ideal de referência, buscando atender a quatro requisitos, conforme listados abaixo: 1. diminuição do risco hidráulico (risco de enchentes); 2. recuperação geomorfológica; 3. melhoria da qualidade da água; e 4. melhoria dos ecossistemas fluviais. González del Tánago & García de Jalón (2007) consideram que nem todos os rios apresentam o mesmo grau de deterioração, aspecto ou funcionamento deficiente, pois as causas que determinam sua degradação não são sempre as mesmas. Sendo assim, os níveis de degradação dos rios são bem variados, sendo categorizados em: Níveis mais baixos (menor degradação): são aqueles que afetam apenas a estrutura biológica do rio, causando alteração ou remoção de qualquer um de seus componentes. Às vezes, essa degradação é bem visível (por exemplo, ausência de mata ciliar, mortalidade de peixes, etc.), mas com muita frequência é facilmente reversível, dada a capacidade de autodepuração natural dos rios, desde que as condições para que eles voltem a reconstruir a estrutura biológica sejam mantidas. Níveis mais altos: são aqueles que afetam o "desempenho" do rio e, através dele, a sua estrutura. Neste caso, a degradação pode ser menos visível em uma observação pontual (por exemplo, regulação dos escoamentos, impermeabilização do solo da margem, etc.), porém muito mais crônica e prejudicial para o ecossistema do rio, alterando a base do seu funcionamento, 44

45 as variáveis que determinam sua morfologia e dinâmica, as condições hidráulicas para que as populações de peixes sejam mantidas, a umidade do solo para que cresça a vegetação ciliar, etc. Níveis mais drásticos possivelmente irreversíveis: são os que afetam suas bacias hidrográficas. Nesta categoria há uma degradação mais profunda e mais permanente do que nos casos anteriores, sendo, por vezes, difíceis de remediar, devido aos custos econômicos e sociais do processo. Deve-se considerar, porém, que os métodos e resultados do processo de requalificação de rios em áreas que apresentem pouco distúrbio, como áreas rurais e paisagens naturais, não são transferíveis para paisagens altamente urbanizadas, onde superfícies impermeáveis e o processo da urbanização causam maiores mudanças nas características geomorfológicas, hidrológicas e ecológicas da bacia (JORMOLA, 2008). Silva (2010) destaca que o processo de requalificação deve ser realizado em etapas, de maneira que as características e funções do ecossistema possam ser restabelecidas. A Figura 2.4 apresenta uma ilustração da requalificação fluvial em várias etapas, ilustrando, inclusive, a requalificação realizada por completo, ou seja, quando o sistema fluvial é restaurado. 45

46 Figura 2.4: Etapas do processo de requalificação. 1. Sistema Fluvial Degradado; 2. Retirada de ocupações nas margens; 3. Reconexão das margens ao rio; 4. Restauração da geomorfologia e biodiversidade o rio; 5. Colonização natural e sucessão ecológica (GARCIA DE JÁLON, 2010). Um passo importante para a realização das etapas do processo de requalificação fluvial em áreas urbanas é a desocupação das Faixas Marginas de Proteção (FMPs). De acordo com o INEA (2010), as FMPs são faixas de terra às margens de rios, lagos, lagoas e reservatórios d água, necessárias à proteção, defesa, conservação e operação de sistemas fluviais e lacustres. 46

47 Segundo o Código Florestal Brasileiro, Lei de 2012 (BRASIL, 2012), as planícies de inundação são consideradas como área de preservação permanente (APP) e ainda estabelece as larguras das FMPs. Essas faixas de terra são de domínio público e suas larguras são determinadas em projeção horizontal, considerando a borda da calha do leito regular. Os principais objetivos da demarcação das Faixas Marginal de Proteção dos corpos d'água são: Preservação da mata ciliar para proteção e suporte das margens, evitando a erosão das mesmas. Contenção de sedimentos oriundos de processos erosivos de solos vulneráveis pela retirada da cobertura vegetal da bacia hidrográfica, que podem ser carreados para os corpos hídricos pelas águas pluviais e acabam gerando alterações na profundidade dos corpos hídricos, com consequente assoreamento a jusante e aumento das inundações. Integração dos ecossistemas aquáticos e terrestres como parte da ciclagem de nutrientes contribuindo de forma significativa com a salubridade do corpo hídrico. Manutenção da biodiversidade. Assegurar uma área que permita a variação livre dos níveis das águas, em sua elevação ordinária. Garantir a permeabilidade do solo nas margens, a fim de possibilitar a drenagem da água das chuvas e reduzir o volume das cheias, possibilitando ainda o abastecimento dos lençóis freáticos. No entanto, essa cultura de preservação das FMPs é pouco valorizada no Brasil, especialmente nas grandes cidades. O estado do Rio de Janeiro, através do INEA, tem sido pioneiro em nosso país quanto à demarcação de FMPs, que podem ser demarcadas pontualmente, ou seja, por imóvel, loteamento e empreendimento, ou de forma contínua, através de campanhas, como é o caso de alguns rios de Nova Friburgo, Petrópolis e Teresópolis, como os rios Imbuí, Príncipe, Rio Grande e Paquequer, devido à necessidade de se planejar a reconstrução destes locais atingidos pelas chuvas de janeiro de

48 No caso da Baixada Fluminense, a situação é crítica, pois quase não há faixas demarcadas nessa área tão exaustivamente urbanizada. A Figura 2.5 mostra a quantidade de FMPs demarcadas na região pelo INEA. FMPs demarcadas Hidrografia Bacia Hidrográfica do Iguaçu/Sarapuí escala 1: Figura 2.5: Faixa Marginal de Proteção (FMP) demarcadas na Bacia do rio Iguaçu/Sarapuí. Fonte: INEA,

49 Embora a demarcação da FMP não seja propriamente um instrumento da Política Nacional de recursos Hídricos (BRASIL, 1997), pode ser uma ferramenta importante para atingir seus objetivos, conforme inciso terceiro do artigo segundo: a prevenção e a defesa contra eventos hidrológicos críticos de origem natural ou decorrentes do uso inadequado dos recursos naturais, pode ser obtida reduzindo a ocupação das margens, reduzindo também os danos materiais e às vidas por conta das inundações. As FMPs são de fundamental importância para processo de requalificação fluvial, pois são áreas pertencentes à planície de inundação dos rios e deveriam ser isentas de qualquer intervenção urbana, a fim de que o rio tenha onde amortecer suas cheias, preservando, pelo menos, uma faixa fluvial natural. É muito importante para a requalificação fluvial que haja reconexão do rio com sua planície de inundação, pois irá permitir que o rio desenvolva um curso mais natural e, possivelmente, menos sujeito a manutenção. Com o passar do tempo, os processos de erosão chegarão ao equilíbrio morfológico e, assim, possibilitarão o ressurgimento da biota. A introdução de soluções artificiais pode ser inicialmente uma opção efetiva, mas dependem de manutenção e controle de uso do solo. Rios urbanos são sistemas complexos de gerenciar nesta busca por sustentabilidade. A requalificação destes rios é um grande desafio para planejadores, cientistas e cidadãos, pois os rios urbanos são extremamente relevantes na construção da paisagem das cidades, e representam valores ambientais e revelam também valores culturais e estéticos. Assim, medidas com a finalidade de recuperar os rios degradados podem contribuir com as expectativas dos cidadãos urbanos para melhorar a qualidade de vida nas cidades. Medidas associadas à drenagem urbana sustentável muitas vezes podem ser coincidentes com medidas de requalificação fluvial, quando estas puderam proporcionar mais espaço ao rio, utilizando como área de armazenamento sua própria planície de inundação. A combinação de conceitos de gestão dos riscos com medidas de revitalização do rio pode ser uma solução de aplicabilidade eficiente em rios urbanos, em comparação com a abordagem tradicional e de soluções localizadas de drenagem (Jormola, 2008). A recuperação dos cursos d água até sua forma original, geralmente, possui alto custo de implantação e alto grau de dificuldade, quando a bacia já foi muito 49

50 alterada, não sendo, necessariamente, uma meta a ser atingida. Um rio com soluções mais naturais, porém, tende a ser manter sozinho, com menos custo, podendo gerar muito mais benefícios para a população em termos de lazer, contemplação, paisagismo, contato com a natureza, entre outros. 2.4 Drenagem de Áreas de Baixada As áreas de baixada, além de estarem sujeitas aos problemas comuns às outras regiões, como regime de chuvas intensas, educação ambiental deficiente da população, falta de conscientização dos tomadores de decisão, despreparo de técnicos envolvidos, entre outros discutidos anteriormente, sofrem ainda mais pelo fato da topografia plana favorecer inundações recorrentes pelas chuvas, além dos efeitos de maré. Um exemplo típico de obras convencionais de drenagem em áreas muitos baixas é a construção de diques e pôlderes. Os pôlderes são sistemas compostos por diques de proteção, redes de drenagem e sistema de bombeamento. Visam proteger áreas ribeirinhas ou litorâneas, que se situam em cotas inferiores às dos níveis d água que ocorrem durante os períodos de enchentes ou marés. (CANHOLI, 2005). Esse tipo de solução deixa a área a ser protegida isolada por diques, impedindo que o extravasamento do curso d água principal chegue à parte interna destes diques. A cota de coroamento dos diques é determinada em função dos riscos de galgamento assumidos e podem ser construídos em concreto ou aterros de solo. O sistema de pôlderes deve prever mecanismos que possibilitem esgotar as águas da área protegida após a passagem da enchente. Esta drenagem interna aos diques pode ser feita através de microdrenagem ou por valetas que direcionam as águas de chuva para um canal auxiliar, chamados canais de cintura. De acordo com a topografia do local, os volumes armazenados são direcionados a esses canais de cintura. Posteriormente, quando o nível d'água do canal principal abaixa, são drenadas ao corpo d água principal por meio de comportas unidirecionais. Outra possibilidade é a utilização de estações de bombeamento, que completam a capacidade de descarga das comportas. Dependendo do tamanho da área a ser protegida pelos diques, há necessidade reservar espaço interno para funcionar como uma bacia de acumulação temporária, 50

51 conhecida como reservatório pulmão. A correta determinação e manutenção dos volumes internos de armazenamento são fundamentais para o adequado funcionamento deste tipo de solução. A construção de pôlderes resolve problemas locais e protege as áreas sujeitas à inundação; no entanto, impede a comunicação dos cursos d água com a sua planície de inundação. Assim, as águas que deveriam ser armazenadas temporariamente nessas áreas naturalmente alagáveis, acabam sendo confinadas, e os níveis d água no curso principal são elevados, como é possível verificar na Figura 2.6. Deste modo, aumenta a velocidade de escoamento, intensificando os processos de erosão, conduzindo rapidamente os volumes gerados pelas enchentes para jusante, gerando efeitos semelhantes ao das canalizações. Outro complicador deste tipo de solução é que, quando a construção de diques é feita de maneira sistemática ao longo de uma grande extensão de um curso d'água, a elevação do nível da água passa a ser tão significativa, implicando em risco de galgar os diques. Isso exige uma manutenção e alteamento de forma contínua dos mesmos, para que não haja transpasse das águas para as áreas a serem mantidas protegidas. Os custos envolvidos nessa manutenção não são desprezíveis e devem ser considerados na ocasião dos projetos. Figura 2.6: Esquema de funcionamento de um pôlder (CARNEIRO & MIGUEZ, 2011). Alguns exemplos de obras envolvendo grandes cheias e pôlderes serão apresentadas a seguir. Internacionalmente, a Holanda lançou mão dos pôlderes para criar e proteger seu território, uma vez que grande parte de suas terras estão abaixo no nível do mar. 51

52 Inicialmente, o processo de utilização de diques começou com construção de barragens de areia para proteção da invasão das águas marinhas. Com o tempo, foi necessária a criação de maiores áreas para usos agrícolas e urbanos, levando a construção de mais diques. A tecnologia e a luta dos holandeses visavam expandir as áreas para uso humano e evitar que enchentes voltassem a afetar o país (ONNIG, 2012). Para a drenagem interna dos pôlderes, os sistemas de bombeamento retiram a água do interior dos diques. Ainda são muitos utilizados, os famosos moinhos de vento, que nada mais são do que bombas hidráulicas, que usam a própria energia eólica para retirada da água no interior dos terrenos. Nessa região, foi executado em 1954 o projeto do dique Afsluit, unindo duas províncias, a Holanda do Norte e a Frísia. Este dique tomou relevância por ser um dique com 32 quilômetros de extensão, 90 metros de largura e 5,50m de altura, como apresentado na Figura 2.7. Figura 2.7: Dique Afsluit (LORENTZ, 2009). Os diques holandeses funcionam muito bem para o sistema de drenagem dos países baixos; no entanto, requerem um alto custo de manutenção, custo esse que os holandeses precisam pagar para garantir a existência de seus territórios. 52

53 Ainda no contexto internacional, tem-se o caso da cidade de Nova Orleans, no estado da Luisiana, nos Estados Unidos. A cidade é limitada ao norte pelo Lago Pontchartrain e a nordeste pelo Lago Borgne. Situa-se ainda próxima à foz do rio Mississippi, que deságua no Golfo do México. Devido a sua baixa altitude e terreno muito pouco acidentado, um pequeno aumento do volume das águas do rio Mississippi pode desencadear enchentes ao longo de vastas áreas em torno do rio. Isto torna a região altamente vulnerável a inundações. Assim, os diques ao longo do rio são fundamentais para proteção da cidade, que está rodeada, em quase todo o seu perímetro, por este tipo de estruturas, impedindo que as águas entrem na mesma (BRAIN, 2007). Os pesados muros de cimento que formam a rede de diques foram projetados para resistir a um furacão de categoria 3, sendo que a escala de destruição desses fenômenos vai até a 5 (CAVALLARI & MANSUR, 2009). Porém, no dia 29 de agosto de 2005, o furacão Katrina, de categoria 5, causou grande número de mortes e destruição, devido ao rompimento dos diques da cidade. Alguns dos diques que protegiam Nova Orleans não conseguiram conter as águas do Lago Pontchartrain, que afluiu município adentro, inundando grande parte cidade. Após este evento calamitoso, Nova Orleans desenvolveu um sofisticado sistema de controle de cheias. Este sistema integrado é constituído por um conjunto de estruturas de controle de cheias, incluindo muros, diques, comportas, elevadores hidráulicos e estações de bombeamento. Consta de uma barreira de defesa de cheias, com cerca de 3 km de extensão e 8 m de altura. Este muro de defesa foi construído para impedir que as águas do Golfo do México penetrem no Lago Borgne, inundando Nova Orleans novamente (SCHWARTZ, 2006), como apresentado na Figura

54 Figura 2.8: Diques em Nova Orleans (SCHWARTZ, 2006 ). Este é um caso em que as estruturas não foram dimensionadas para o evento que assolou a cidade, provocando o rompimento dos diques e milhares de vítimas, gerando a necessidade de revisar os diques e implementar novas medidas de controle de cheias. O Brasil também possui muitas áreas protegidas por pôlderes, como por exemplo, as Baixadas Fluminense e Campista e também a cidade de Magé, no Estado do Rio de Janeiro. O rio Muriaé é contido pelo dique estrada da rodovia BR-356, que liga cidade de Campos dos Goytacazes a Itaperuna. No dia 5 de janeiro de 2012, o dique não foi capaz de conter as águas do rio Muriaé e rompeu no bairro de Três Vendas em campos dos Goytacazes, conforme Figura 2.9, deixando milhares de pessoas desalojadas. 54

55 Figura 2.9: Dique em Três Vendas, rompido próximo ao km 120 da BR-356, Campos dos Goytacazes - RJ (GOMES, 2012). Segundo ASCOM (2012), o INEA iniciou, em maio de 2012, com recursos do Ministério da Integração Nacional, as obras emergenciais para recuperação e reconstrução do dique estrada e outros mais, carentes de manutenção, na Baixada Campista. Fato semelhante ocorreu em Magé, em 18 de março de Na ocasião, o dique do Rio Roncador, que atravessa a cidade, rompeu devido ao excesso de chuvas na região e alagou o bairro da Vila Liberdade. Não foram identificadas vítimas, mas 120 pessoas ficaram desalojadas e 7 famílias desabrigadas. A Prefeitura Municipal de Magé divulgou em seu site (PMM, 2013), que como medida emergencial, foi realizada pelo governo municipal uma contenção temporária com cerca de 60 metros de comprimento às margens do rio Roncador, como pode ser visto na Figura A obra definitiva será realizada através da parceria entre a Prefeitura, o INEA e o governo estadual. 55

56 Figura 2.10: Contenção provisória feita às margens do rio Roncador, Magé - RJ (Foto: Nando Fernandes, PMM, 2013). No caso da Baixada Fluminense do estado do Rio de Janeiro, o rio Iguaçu é o basicamente contido por diques e pôlderes no trecho mais a jusante, antes do deságue na Baia de Guanabara. Em 12 de novembro de 2009, fortes chuvas assolaram o rio Iguaçu, atingindo principalmente o Pôlder do Outeiro, conforme pode ser observado na Figura 2.11, e o Pôlder do Pilar. Então, em 2010, o INEA realizou manutenções nas comportas, recuperação da área pulmão e a construção da estação de bombeamento no Pôlder do Outeiro, e construiu comportas e um dique no Pôlder do Pilar. 56

57 Figura 2.11: Pôlder do Outeiro, inundado após as chuvas de 12 de novembro de 2009 (CULTURA, 2010). Outra enchente que marcou a Baixada ocorreu em 03 de janeiro de 2013, no distrito de Xerém, município de Duque de Caxias. Na ocasião, o excesso de chuvas aliado às construções irregulares nas FMPs do rio Capivari e afluentes, e ao excesso de lixo abandonado nas ruas pela coleta irregular desde o fechamento do Aterro Sanitário de Gramacho, deixou ao menos 1 óbito e mais de 400 pessoas desalojadas (RITTO, 2013). Os exemplos apresentados acima mostram diversos critérios de projeto para os quais, diques e pôlderes foram construídos, sendo possível perceber a ocorrência de falhas, na maioria dos casos apresentados, associados à superação dos critérios de projeto ou falhas de manutenção. Para assegurar a integridade física das estruturas e das pessoas, além do dimensionamento correto para eventos hidrometeorológicos, são necessárias rotinas de inspeção e manutenção, pois o colapso dos diques por erosão ou desestabilização pode gerar prejuízos ainda maiores dos que os previamente calculados como justificativa para implantação das obras, incluindo perda de vidas Medidas Complementares ao Sistema de Drenagem Urbana Medidas eficazes complementares ao sistema de drenagem urbana convencional constituem-se basicamente de medidas não estruturais, que geram 57

58 melhoras na convivência da população com as enchentes, conforme já discutido anteriormente. São ações que integram a gestão das águas pluviais nas sub-bacias que compõem o território urbano de uma cidade, enfocando não somente o problema especifico das enchentes, mas, sobretudo, o uso racional do espaço urbano, de forma a se otimizar o bem-estar, a qualidade de vida, a estética e as múltiplas possíveis atividades de utilização do meio ambiente urbano (RIGHETTO et al., 2009). Segundo Miguez & Magalhães (2010) estas ações iniciam-se no planejamento urbano e no zoneamento das inundações. Neste contexto, serão apresentadas, nos parágrafos a seguir, as principais medidas auxiliares ao sistema de drenagem em áreas urbanas, que corroboram com as ideias da autora, e podem ser aplicados em áreas de baixada Urbanização e planejamento urbano sustentáveis Após a Era Industrial, as grandes cidades foram consideradas como local de esperança, de oportunidade de um futuro melhor, de modernização, de progresso e de bem-estar, levando à migração das pessoas para os centros urbanos. Esse ritmo intenso e acelerado da intervenção antrópica tem gerando um conjunto de problemas ambientais urbanos e chegou-se ao ponto das grandes cidades não se autossustentarem mais. As práticas de desenvolvimento de hoje não só consomem enormes quantidades de terras e recursos naturais, mas também danificam os ecossistemas, produzem uma ampla variedade de poluentes e produtos químicos tóxicos, criam desigualdades entre grupos de pessoas, minam valores locais comunitários e sociais, alteram a economia e qualidade de vida. Essas alterações implicam em um estado crítico das cidades tradicionais (OKTAY, 2012). Segundo Cavalcanti (1995) o desenvolvimento sustentável é compreendido como aquele que satisfaz as necessidades do presente sem comprometer a capacidade de as futuras gerações satisfazerem as suas próprias necessidades. Para Chocat (2002), o desenvolvimento sustentável deve lidar com as gerações futuras, com a saúde em longo prazo e com a integridade do meio ambiente, com um fim de que haja: melhoria na qualidade de vida da população; equidade entre as pessoas no presente, incluindo a prevenção da pobreza; 58

59 equidade entre gerações, onde as pessoas no futuro merecem um ambiente que seja melhor que o atual; e melhoria social e ética do bem-estar humano. No entanto, o principal é que mais desenvolvimento só deverá ter lugar desde que esteja dentro da capacidade de suporte dos sistemas naturais (CHOCAT, 2002). As grandes metrópoles são os aglomerados urbanos que mais necessitam de um planejamento urbano sustentável; no entanto, são as que se encontram em pior situação, quando o assunto é sustentabilidade. Os problemas urbanos e ambientais foram-se acumulando ao longo do tempo, devido aos adensamentos desordenados, ausência de planejamento, carência de recursos e serviços, deficiência da infraestrutura e dos espaços construídos, padrões atrasados de gestão, agressões ao meio ambiente, dentre outros, de modo que se tornou difícil reverter o quadro atual. Após a RIO 92, a importância das cidades e seu papel para o desenvolvimento sustentável ficaram mais claros. A interpretação dos benefícios ecológicos da ocupação do espaço urbano, a partir de nova leitura dos modelos de urbanização existentes, deve incluir o controle social e a valorização do capital humano local nos seus procedimentos de gestão, permitindo, desta forma, recriar as cidades como centros de criatividade econômica, social e, sobretudo, de reinterpretação de suas características culturais (MMA, 2002). O desenvolvimento sustentável das cidades constitui um grande desafio para os projetistas. É urgente que se pense e que se aja de maneira a desenvolver as cidades de modo sustentável e, para isso, é preciso que algumas metas sejam alcançadas, tais como: Reassentamento da população residente em área de preservação e de risco. Preservação de áreas verdes ainda existentes e criação de novos e maiores parques, a fim de evitar a excessiva impermeabilização do solo urbano. Solução para a deposição final do lixo, acompanhada de educação ambiental para alteração de padrões de consumo que produzem tal lixo. Solução definitiva para o esgoto, em maior parte o doméstico, que quando lançados in natura poluem os corpos d'água. Interação dos setores público e privado na recuperação de bairros. 59

60 Conscientização ambiental para a população. Além disso, o planejamento de atividades urbanas relacionadas à água deve estar integrado ao próprio planejamento urbano, devendo ser levado em consideração a crescente escassez de água devido a um aumento da população mundial, ressaltando a importância da água, não só como um direito humano fundamental, mas também como um item para a segurança econômica, saúde e alimentação. Ellis (1995) relaciona os resultados de um planejamento urbano sustentável como benefícios econômicos, estéticos, ecológicos, recreacionais e como aprimoramento do potencial de uso da terra. Assim, a integração institucional deve ser reflexo de uma concepção ambiental sistêmica. Por esta razão, a urbanização sustentável emerge como uma imensa oportunidade para redesenhar o ambiente construído de uma forma que suporte uma maior qualidade de vida e a saúde humana (OKTAY, 2012). De acordo com Lehmann (2010), projetar uma cidade requer abordagens holísticas, multidimensionais, adaptando as estratégias em um único contexto: a integração e combinação de conhecimento qualitativo e quantitativo, buscando sustentabilidade ambiental e social e identificando princípios para as comunidades saudáveis. A transformação do modelo atual de cidade requer um esforço coletivo, pois passa pelo pressuposto maior de transformação em sociedades sustentáveis, com todas suas particularidades socioambientais, produtivas e essencialmente culturais preservadas (MMA, 2002). As cidades sustentáveis, além de uma necessidade urgente, são direito do cidadão, previsto em lei pelo Estatuto da Cidade (BRASIL, 2001). Cabe a sociedade, juntamente com os detentores do poder, a continuação da educação voltada para a conscientização e a divulgação deste tema, para que as futuras gerações tenham o direito e a capacidade de atenderem às suas próprias necessidades Zoneamento de áreas inundáveis Miguez & Magalhães (2010) apontam como principal medida não estrutural para controle de inundações, o impedimento, ou a restrição, da ocupação das planícies de inundação. Assim, o zoneamento de áreas suscetíveis a alagamentos, tanto pode ser estabelecido e utilizado para fazer o planejamento de novas cidades, quanto para a adaptação das cidades construídas aos eventos das cheias. 60

61 O risco de ocorrência de inundação varia com a respectiva cota da várzea. As áreas mais baixas obviamente estão sujeitas a maior frequência de ocorrência de enchentes. Neste sentido, o zoneamento se apresenta como uma fundamental ferramenta de identificação de áreas alagáveis. Este zoneamento, segundo Tucci (2005a), é definido como um conjunto de regras para a ocupação das áreas de risco de inundação, visando à minimização futura de perdas materiais e humanas em face das grandes cheias. As áreas de inundação são comumente divididas em duas zonas distintas, a floodway e a floodplain, onde seus limites são definidos com o objetivo de mapeamento das inundações (MIGUEZ & MAGALHÃES, 2010). Segundo FEMA (2009), a floodplain, ou planície de inundação, consiste na zona de amortecimento das cheias, relacionada à inundação de base, associada ao tempo de retorno de 100 anos. É composta pelas franjas de inundação e floodway. Constitui regiões que podem se alagadas durante tempestades mais severas, e é caracterizada como apresentado na Figura 2.12, onde a elevação da inundação de base consiste na cota que se espera que esta inundação atinja. A floodway, ou zona de passagem das cheias, está relacionada com áreas sujeitas à inundação mais frequentes, associadas ao tempo de retorno de 20 anos com uma ação dinâmica mais importante. A floodway inclui a calha principal do curso d'água e as áreas adjacentes. Figura 2.12: Características da Floodplain (Adaptado de FEMA, 2009). A zona de floodway transporta a maior parte das águas de enchente para jusante, por isso, o fluxo d'água possui maiores velocidade e maiores forças destrutivas nesta região, que, todavia, deve ser mantida desobstruída, garantindo o 61

62 bom escoamento das cheias. Segundo Miguez & Magalhães (2010), estas áreas são mais adequadas para o desenvolvimento de parques públicos, que podem atuar como paisagens multifuncionais, ou zonas de conservação ambiental e podem ser geridas de forma a tornar-se áreas verdes ao longo da cidade. As franjas de inundação são áreas adjacentes ao floodway. São sujeitas às cheias devido à inundação de base, porém, possuem pouca velocidade de escoamento, por isso, são alvos de aterramentos frequentes. São as áreas mais atingidas pela ocupação, que, em geral, são permitidas, desde que sejam concebidas acima da elevação da inundação de base, adicionada a uma cota de segurança. O somatório da cota de inundação de base com a cota de segurança fornece a cota de arrasamento, que consiste na cota mínima a partir da qual poderá haver ocupação. Atualmente no estado do Rio de Janeiro, através do INEA, a cota de arrasamento de empreendimentos localizados próximos a corpos hídricos é uma exigência do licenciamento ambiental e deve ser calculada para o tempo de recorrência de 50 anos. Também podem ser utilizadas nas franjas de inundação, as construções a prova de inundação, conhecidas internacionalmente como flood proofing. Estes tipos de estrutura serão abordas no item seguinte. O zoneamento das áreas inundáveis favorece a regulamentação do uso do solo, com a inclusão das áreas alagáveis, para diferentes níveis de risco. Na realidade, é extremamente desejável que o zoneamento urbano e planos diretores considerem os aspectos relacionados com a regulamentação do uso das áreas ribeirinhas (MIGUEZ & MAGALHÃES, 2010). Segundo os autores, o produto do zoneamento de áreas imudáveis pode ser apresentado através de mapas, que devem ser consideradas como informação básica para várias atividades de gestão e planejamento urbano, e devem estar disponíveis para o acesso público gratuitamente. Os mapas para a bacia hidrográfica desejada podem ser gerados a partir da modelagem hidrológica, hidrodinâmica, manualmente ou utilizando ferramentas de geoprocessamento na sua confecção, onde são lançadas as manchas de inundação associadas a diferentes níveis de risco, conforme o tempo de recorrência de interesse Construções à prova de inundações A construção a prova de inundação surge como uma grande aliada ao convívio com cheias em áreas de baixada. Tucci (2005a) define esse tipo de construção como 62

63 o conjunto de medidas projetadas para reduzir as perdas de prédios localizados nas várzeas de inundação durante a ocorrência das cheias. O objetivo principal deste tipo de construção é evitar que as águas das chuvas atinjam o interior das edificações, minimizando os prejuízos que seriam causados às estruturas, aos bens móveis e às pessoas. Segundo Linham e Nicholls (2010), podem incluir a elevação das estruturas acima da planície de inundação, empregando projetos e materiais que tornam as estruturas mais resistentes aos danos, ou prevenir a enchente de entrar nas estruturas na zona de inundação, entre outras medidas de construção. Andjelkovic (2001) classifica em três as medidas a serem adotadas nas construções para se protegerem das inundações: medidas permanentes, de contingência, e de emergência. Tais medidas estão detalhadas e exemplificadas a seguir, segundo Nagem (2008) e FEMA (1993), e podem ser implementadas para tornar os edifícios públicos, privados e residenciais menos vulneráveis aos danos de inundação. Medidas Permanentes são aqueles que fornecem proteção contra a inundação para o qual foram concebidos, tais como: diques, comportas nos acessos às edificações, construções sobre pilotis, muretas de proteção, vedação de aberturas e bombas para esgotamento das águas. Medidas de Contingência são aqueles que entram em vigor após o recebimento de uma advertência ou uma previsão, e envolvem a ação humana, tais como: anteparos, vedações das saídas de esgotos com registros e tampões, comportas móveis, localização de equipamentos acima do nível esperado de inundação. Medidas de Emergência são improvisadas na ocorrência da enchente segundo os planos pré-determinados, tais como: sacos de areia e barreiras de madeiras. Miguez & Magalhães (2010) e Andjelkovic (2001) listam uma série de parâmetros que devem ser considerados na elaboração dos projetos associadas às enchentes: nível da água no interior das estruturas; duração das inundações; 63

64 velocidade de escoamento; potencial de impacto de detritos; taxa de aumento do nível do curso d'água; frequência de ocorrência das inundações, e tempo crítico da precipitação. Os parâmetros listados acima geram diferentes riscos, cujas construções a prova de inundação devem mitigar os seguintes efeitos: reduzir ou impedir elevação do nível da água atingido no interior das estruturas; proteger contra inundações de curta duração e eventos mais frequentes, e diminui a velocidade do escoamento que atinge as residências. A Figura 2.13 apresenta alguns tipos de construções à prova de enchentes, e também, medidas que podem ser tomadas após a instalação de construções em áreas suscetíveis a enchentes, segundo UNESCO (1995). 64

65 Figura 2.13: Exemplos de medidas de controle de enchentes (UNESCO, 1995). De maneira mais generalizada, as construções a prova de inundação podem ser dividida em duas classificações: seca e úmida. Construções à prova de inundação seca Segundo FEMA (2008), consistem em construções estanques à água das enchentes até o nível esperado da inundação. O objetivo principal é impedir a entrada da água nas construções. Tornar a estrutura estanque requer vedação das paredes com revestimentos à prova d'água, membranas impermeáveis, ou uma camada suplementar de alvenaria ou concreto, instalação de escudos à prova d'água em aberturas e medidas de ajuste para evitar retorno de esgoto (FEMA, 2007). Um exemplo típico de construção a prova de inundação seca é mostrada na Figura

66 Figura 2.14: Exemplos de construção à prova de inundação seca (Adaptado de Linham e Nicholls, 2010). A principal vantagem da utilização de construções secas, é que se pode adaptar uma construção já existente. Uma desvantagem das construções à prova de inundação seca é que elas não são esteticamente agradáveis e como essas estruturas estarão constantemente expostas, a manutenção contínua deve ser realizada a fim de que tais medidas tenham bom funcionamento (FEMA, 2007). Construções à prova de inundação úmida O objetivo deste tipo de estrutura é reduzir os danos das inundações. De acordo com Linham e Nicholls (2010), normalmente incluem medidas tais como a fixação adequada de estruturas contra os fluxos de inundação, utilizando materiais resistentes abaixo do nível de inundação esperado, proteção de equipamentos mecânicos, elevando a edificação com pilotis, e utilização de aberturas para permitir a livre passagem das águas de inundação, sem causar maiores danos estruturais, como pode ser exemplificado na Figura

67 Figura 2.15: Exemplos de construção à prova de inundação úmida (Adaptado de Linham e Nicholls, 2010). Construções à prova de inundação úmida permitem pressões hidrostáticas internas e externas, relativas circulação de água, diminuindo as cargas nas paredes e andares (FEMA, 2007). Isso significa que as estruturas são menos propensos a falhar durante as inundações. Outra vantagem, é que permite proteção das construções sem a necessidade de demolir ou mudar as estruturas, com custos mais acessíveis que obras hidráulicas, como dique, por exemplo. Dentre as vantagens, tem-se ainda a não necessidade de terra adicional que seria necessário para oferecer o mesmo grau de proteção contra inundações através da construção de diques. Caso ocorra uma cheia maior do que as previstas nos projetos, o resultado será como se não houvesse proteção, diferentemente dos diques, que a situação de um galgamento ou rompimento é muito pior, caso os diques não tivessem sido construídos. A decisão de escolher medidas secas ou úmidas deve ser influenciada pela utilização da estrutura a ser protegida e a compatibilidade com o convívio com as águas de inundações. 67

68 Essas medidas podem ser aplicadas em edifícios residenciais, comerciais e prédios públicos e também em elementos da infraestrutura, como estradas de ferro e rodovias. Passarelas elevadas podem ser construídas para melhorar a acessibilidade entre as casas e importantes edifícios públicos, como abrigos de inundação, postos de emergência, dentre outras. As redes de abastecimento de água e tratamento de esgoto, iluminação e telefone também podem ser executadas com esses princípios, para facilitar a manutenção e a religação e reabastecimento quando as cheias passarem. Para o funcionamento adequado, essas estruturas têm que ser elevadas acima do nível esperado de inundação. Andjelkovic (2001) afirma ainda que as construções a prova de inundações não são substitutas no controle de uso do solo; no entanto, Miguez & Magalhães (2010) afirmam que as políticas urbanas ou a regulamentação da ocupação em áreas de várzea, podem exigir que novas construções disponham de dispositivos à prova de enchentes. Edificações existentes também podem sofrer adaptação a fim de melhorar o seu nível de proteção contra as inundações. A implementação de construções à prova de inundação permite o desenvolvimento na zona de perigo de inundação, embora lidem com as limitações explicitadas acima. Onde há alta demanda pelo uso das terras, como é o caso da Baixada Fluminense, as medidas de construção à prova inundação podem se apresentar como uma oportunidade para utilização destas terras, ou parte delas, deixando os bens e pessoas seguras no evento das cheias. 2.5 Aspectos Econômicos e de Risco A irracionalidade dos projetos tradicionais de drenagem urbana leva a custos insustentáveis, gerando orçamentos muito mais onerosos e contínuos que o custo de amortecer o pico dos hidrogramas e diminuir a vazão máxima para jusante através de uma detenção. Segundo Tucci (2003), o paradoxo é que países ricos verificaram que os custos de canalização e condutos eram muito altos e abandonaram esse tipo de solução, enquanto países pobres adotam sistematicamente essas medidas, perdendo duas vezes: custos muito maiores e aumento dos prejuízos. Segundo o autor, no rio Tamanduateí, o custo da canalização foi de US$ 50 milhões por quilômetro (com o retorno das inundações), enquanto que no rio Arrudas, em Belo Horizonte, chegou a 68

69 US$ 25 milhões por quilômetro e, logo após sua conclusão, sofreu inundações. Ambos os valores são muito elevados. O planejamento que se apoia fortemente na execução de obras para atenuação de cheias, esquece que em algum momento as limitações financeiras poderão impedir a implementação de novas obras previstas (NASCIMENTO et al., 1997). Além disso, em áreas urbanas, alvos da ocupação desordenada, as distâncias geradas entre o planejamento e a execução das medidas projetadas, permite que novas comunidades se instalem e, com isso, as novas soluções exigidas tornam-se mais complexas e de difícil execução, e neste caso, a maior parte do orçamento é gasta com remediação do problema, em vez da prevenção. O Plano Diretor deve ser desenvolvido utilizando principalmente medidas não estruturais, como o planejamento e o zoneamento, para novos desenvolvimentos (loteamentos e lotes). Geralmente, a combinação de detenção ou retenção com a ampliação da capacidade de escoamento que minimize o custo, tem sido adotada. Segundo Tucci (2003), o custo de uma detenção urbana aberta é da ordem de sete vezes menor que numa detenção fechada. A alternativa de detenção fechada, como os famosos piscinões de São Paulo, só deve ser adotada quando fisicamente não é possível o uso de uma detenção aberta. O aumento de escoamento por condutos ou canais é utilizado apenas para compatibilizar os locais de amortecimento, pois seu custo é ainda superior aos anteriores. 69

70 3. BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO IGUAÇU/SARAPUÍ. A bacia dos rios Iguaçu-Sarapuí abrange integralmente os municípios de Belford Roxo e Mesquita e parte dos municípios de Nilópolis, São João de Meriti, Nova Iguaçu e Duque de Caxias, todos pertencentes à Região Metropolitana do Rio de Janeiro, e parte da própria cidade do Rio de Janeiro (bairros de Bangu, Padre Miguel e Senador Câmara), conforme apresentado na Figura 3.1. Figura 3.1: Localização da bacia Hidrográfica dos rios Iguaçu/Sarapuí (CARNEIRO, 2008). 70

71 A bacia do rio Iguaçu limita-se ao norte com a bacia do rio Paraíba do Sul, ao sul com as bacias dos rios Pavuna/Meriti, a leste com as bacias dos rios Saracuruna e Inhomirim/Estrela e a oeste com a bacia do rio Guandu e outros afluentes da baía de Sepetiba. O clima da bacia é quente e úmido, com chuvas frequentes no verão e tem uma temperatura média anual de 22º C com uma precipitação média anual de 1700 mm (CARNEIRO, 2008). A área de drenagem dos rios Iguaçu/Sarapuí é de 727 km², sendo que 119 km² se referem à área de drenagem do rio Botas e 168 km² representa a bacia do rio Sarapuí, que passou a ter sua foz no rio Iguaçu, no início do século XX. Segundo LABHID (1996), esse desvio ocorreu sob a criação do antigo Departamento Nacional de Obras de Saneamento (DNOS), em decorrências das primeiras grandes obras de saneamento na Baixada Fluminense. O rio Iguaçu tem suas nascentes na Serra do Tinguá, a uma altitude de cerca de 1000m. Desenvolve seu curso no sentido sudeste, com uma extensão total de cerca de 43 km, desaguando na baía de Guanabara. Seus principais afluentes são os rios Tinguá, Pati e Capivari pela margem esquerda e Botas e Sarapuí pela direita. O rio Botas tem as suas nascentes na serra do Mendanha, na área de proteção Ambiental de Gericinó - Mendanha, em uma altitude média de 300m, e desenvolve-se a partir do bairro de Adrianópolis, conhecido também como Jardim Roma, percorrendo todo o Município de Nova Iguaçu, inicialmente no sentido leste e posteriormente no sentido nordeste até desaguar no rio Iguaçu, nas proximidades do Bairro Amapá e Vale do Ipê, no Município de Belford Roxo, num trajeto total de 25,6 km de extensão (COPPETEC, 2009). O Censo 2010 (IBGE, 2013) estimou uma população de aproximadamente 1,8 milhões de pessoas na bacia dos rios Iguaçu/Sarapuí. Grande parte dessa população encontra-se localizada em área de risco, com tendência de ser inundada com frequência, assim, esta região pode ser considerada uma das áreas mais críticas do estado do Rio de Janeiro no que diz respeito às inundações urbanas. Então, com o intuito de assegurar a manutenção de espaços livres de urbanização na bacia, evitando o agravamento das inundações nas áreas urbanas consolidadas nos limites da bacia do rio Iguaçu, o Governo do Estado do Rio de Janeiro deu um passo importante no que tange a este assunto: a criação da Área de Proteção Ambiental (APA) do Alto Iguaçu, através do Decreto Estadual Nº de 15 de janeiro de 2013, como apresentado na Figura

72 Figura 3.2: Delimitação da APA do Alto Iguaçu (Adaptado de Rio de Janeiro, 2013). Prevista na Revisão do Projeto Iguaçu (COPPETEC, 2009), a APA do Alto Iguaçu possui uma área de aproximadamente 218 km², que abrange três municípios, sendo que 60% em Duque de Caxias, 35% em Nova Iguaçu e 5% em Belford Roxo. Segundo o Sistema Nacional de Unidades de Conservação (Brasil, 2000), a APA consiste em uma unidade de conservação de uso sustentável. Assim, nos limites da APA do Alto Iguaçu, foram definidas zonas de ocupação restrita (ZOR) e zonas de controle de cheias (ZCC).. Os principais objetivos da ZCC é garantirr o acúmulo das águas pluviais em áreas predeterminadas nos estudos desenvolvidoss para o Projeto Iguaçu. Já a ZOR objetiva controlar a ocupação de áreas relevantes para a conservação da natureza e que estão a montante das áreas alagáveis incluídas na ZCC. A criação da APA do Alto Iguaçu mostrou a articulação do Governo Estadual com os municípios integrantes da bacia do rio Iguaçu, na Baixada Fluminense, o que é um avanço para gestão integrada dos recursos hídricos, com adoção de áreas das bacias e sub-bacias hidrográficas como unidades de planejamento e gestão para execução de novos projetos. 72

73 3.1 Caso de Estudo O caso de estudo foca no trecho do rio Iguaçu situado entre a foz do Rio Botas e a foz do Canal do Outeiro, localizado na divisa dos municípios de Duque de Caxias e Belford Roxo, incluindo o trecho final do Rio Botas, conforme a Figura 3.3. Figura 3.3: Localização da área de estudo (Imagem de satélite do software Google Earth). Dentro da área definida para o estudo, além do trecho final do Rio Botas, estão também compreendidos dois pôlderes no rio Iguaçu: o Pôlder do Outeiro e o Pôlder Cidade dos Meninos, pelas suas margens direita e esquerda, respectivamente. A exceção do Pôlder do Outeiro, as áreas de interesse estão inseridas na APA do Alto Iguaçu e foram caracterizadas segundo o Plano Diretor de Recursos Hídricos, Controle de Inundações e Recuperação Ambiental da Bacia do Rio Iguaçu/Sarapuí (COPPETEC, 2009): Rio Botas O trecho final do rio Botas, próximo à confluência com a margem direita do rio Iguaçu, possui uma área de amortecimento natural das cheias com m 2 de superfície e extensão até cerca de 3,0 km, para montante da foz do rio, no município de Belford Roxo. Seus principais afluentes são os Rio Machambomba e o Rio das Velhas. 73

74 Pôlder do Outeiro O pôlder do Outeiro situa-se na margem direita do rio Iguaçu, no trecho entre a estrada do Amapá, no município de Belford Roxo, a montante, e a Avenida Presidente Kennedy, na divisa entre os municípios de Belford Roxo e Duque de Caxias, a jusante. Essa grande área contém as localidades conhecidas como Bairro do Outeiro, Vale do Ipê, Lote XV e Bairro dos Ferreiras. A bacia hidrográfica contribuinte ao pôlder drena uma área com cerca de 15,3 km². O principal curso d água contribuinte ao Pôlder do Outeiro é o canal do Outeiro, que possui diversos afluentes; entre eles, destacam-se os canais Alegrete, Homogênea, Magnólia, Célia Silva e Tupi. Pôlder Cidade dos Meninos O Pôlder Cidade dos Meninos localiza-se no Município de Duque de Caxias. Com área de drenagem de aproximadamente 19 km², é compreendido em uma área delimitada a leste pela margem direita do rio Pilar, a oeste pela margem esquerda do rio Capivari e a sul pela margem esquerda do rio Iguaçu. As Figuras de 3.4 a 3.14 apresentam imagens da região de estudo. Figura 3.4: Trecho final do rio Botas, próximo ao deságua no Rio Iguaçu. Divisa entre os municípios de Duque de Caxias e Belford Roxo (Acervo Pessoal, 2012). 74

75 Figura 3.5: Vista Geral do Rio Iguaçu. À direita, o Pôlder do Outeiro e à esquerda, o Pôlder Cidade dos Meninos (Acervo Pessoal, 2012). Figura 3.6: Vista Geral do Rio Iguaçu. À esquerda, final do Pôlder Amapá e início do Pôlder Cidade dos Meninos (Acervo Pessoal, 2012). 75

76 Figura 3.7 e 3.8: Comportas e Canal de cintura do Pôlder do Outeiro (Acervo Pessoal, 2012). Figuras 3.9 e 3.10: Casa de bombas do Pôlder do Outeiro, localizada próximo à foz do Canal no Outeiro (Acervo Pessoal, 2012). Figura 3.11: Encontro do Canal do outeiro com o canal de cintura, no Pôlder do Outeiro, próximo à casa de bombas (Acervo Pessoal, 2012). 76

77 Figuras 3.12 e 3.13: Casa abandonadas sobre o dique, no Pôlder do Outeiro e área sem urbanização na Rua Impala, próximo ao Canal do Ipê (Acervo Pessoal, 2012). Figura 3.14: Início do Canal do Ipê, que deságua no Rio Iguaçu. Na imagem, é possível perceber a falta de infraestrutura no Município de Belford Roxo (Acervo Pessoal, 2012). 3.2 Conhecimento do Problema Apesar de o Plano Diretor (PD) de Duque de Caxias estabelecer como um objetivo estratégico preservar e recuperar os ecossistemas naturais do município, com a finalidade de promover padrões ambientais satisfatórios e sustentáveis, tendo em vista, no que couber, uma gestão ambiental compartilhada compartilhada com os municípios vizinhos, em especial referida aos recursos hídricos (Artigo 6, parágrafo sétimo do Plano Diretor Urbanístico do Município de Duque de Caxias-RJ), a recuperação do 77

78 ecossistema fluvial na região é um processo complexo que demanda maior tempo e ações. Não é só o PD de Duque de Caxias que apresenta os contrastes e contradições verificadas face à problemática urbana e ambiental da área de interesse. Há regiões contidas por diques, sem urbanização, e áreas urbanas constantemente inundadas, como se verifica ao longo do rio Iguaçu. Em todo o trecho do rio Iguaçu, definido no caso de estudo, o rio é contido por diques em ambas as margens, impedindo qualquer comunicação com sua planície de inundação, diferentemente do rio Botas, que embora esteja canalizado, ainda tem conexão com a várzea. Nesse contexto, nos parágrafos seguintes, serão apresentadas as principais problemáticas das áreas do caso de estudo: Trecho final do rio Botas até sua foz, na confluência como rio Iguaçu Trata-se de uma região onde o rio Botas naturalmente extravasa e ocupa as margens. Por isso, há poucas construções; porém, nos últimos anos, a disputa imobiliária tem aumentado na região, onde os projetos contemplam a solução de diques, para proteção das edificações, e deixam de considerar a área de amortecimento natural como fundamental para redução das cheias no rio Iguaçu. Outro problema crítico na região de estudo é a presença de um lixão desativado na planície de inundação do rio Botas, conhecido como Lixão Babi. O lixão está localizado nas margens do rio das Velhas, um dos principais afluentes do rio Botas. Embora tenha sido desativado pela Prefeitura de Belford Roxo em parceria com o Governo do Estado do Rio de Janeiro, através do Programa Lixão Zero, em fevereiro de 2012, o lixão ainda não foi remediado. A menos de um quilômetro deste lixão, há um aterro sanitário, o Aterro Boechat, licenciado inicialmente para receber os resíduos sólidos urbanos do município de Belford Roxo. Porém, após os problemas que a cidade de Duque de Caxias enfrentou com a falta de coleta, no final de 2012, o Aterro Boechat foi autorizado a receber também os resíduos deste município. Mesmo com o aterro em funcionamento desde março de 2012, este está operando apenas com 25% de sua capacidade, cerca de 500 toneladas por dia. Essa situação é perceptível nos bairros de Belford Roxo, onde a falta de coleta adequada, vem aumentando o acúmulo de lixo nas ruas e, por consequência, nos cursos d'água. 78

79 Devido ao interesse dos proprietários de afastar as aves do entorno do aterro, por iniciativa particular, começaram um processo de cobertura dos resíduos depositados. No entanto, a lagoa de chorume formada pela decomposição do lixo acumulado ainda continua no local. Com a passagem das cheias, o chorume é carreado para o rio Botas, piorando ainda mais a qualidade das águas no local e no rio Iguaçu. A Figura 3.15 mostra a localização dos problemas citados acima. Figura 3.15: Localização do Aterro Sanitário e do Lixão Babi (Imagem de satélite do software Google Earth). Pôlder do Outeiro O processo de ocupação desordenada aliado a loteamentos regulares exerceu uma grande pressão urbana sobre as áreas reservadas para implantação dos reservatórios pulmão dos pôlderes da Baixada (COPPETEC, 2009). No Pôlder do Outeiro foram cadastradas mais de 400 famílias vivendo em áreas de risco de inundação. Um problema recorrente nessa região é a retirada de material de composição do dique, pela população, que implica em maiores riscos quanto à possibilidade de galgamento do dique. A redução da cota do dique, sem estudos prévios, pode torná-lo 79

80 insuficiente para conter as águas do rio Iguaçu, para o tempo de recorrência no qual foi projetado, e conduzir as águas para a parte interna do pôlder, sobrecarregando os reservatórios e inundando a população. Muitos cursos d'água no interior do pôlder se encontram com alto grau de degradação, pois recebem contribuições de águas residuais devido à ineficiência ou inexistência de rede de coleta de esgotamento sanitário. Além disso, o despejo inadequado de lixo nas ruas piora as condições de escoamento e de qualidade das águas. Pôlder Cidade dos Meninos A área interna ao Pôlder Cidade dos Meninos é pouco habitada, devido a uma contaminação por organoclorados (HCH), vulgarmente conhecido como "pó de broca", provenientes de uma antiga fábrica de pesticidas do Instituto de Malariologia do Ministério da Educação e Saúde, desativada em Esses pesticidas eram utilizados em campanhas de saúde pública, na tentativa de erradicação e/ou controle de vários vetores de doenças transmissíveis e endêmicas, como malária, doença de Chagas e febre amarela (MELLO, 1999, apud HERCULANO, 2002). Segundo a classificação da Secretaria Nacional de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde (SNVS/MS, 1996), os organoclorados são altamente tóxicos, e se enquadram como provável cancerígeno humano, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental Norte Americana (USEPA, 2002). São compostos de baixa solubilidade e de forte fixação em solos, principalmente em solos com matéria orgânica e camadas de argila, como na Cidade dos Meninos (AMBIOS, 2002). Segundo BREDARIOL (2004), após o encerramento das atividades da fábrica de pesticidas, sem qualquer cuidado, foram deixados depósitos de HCH, que se transformaram no principal foco de contaminação da área, tendo em vista a disposição inadequada, o carreamento por ventos, águas pluviais e subterrâneas. O caso tomou notoriedade pública quando, em meados de 1989, a imprensa do estado do Rio de Janeiro, por meio de jornais de grande circulação (como O Globo, Última Hora e Jornal do Brasil ) denunciou a comercialização ilegal do pó de broca em uma feira livre na cidade de Duque de Caxias. O produto era utilizado, internamente, como reboco das casas e para a confecção vias. 80

81 Então, a extinta FEEMA, identificou o local como sendo a Cidade dos Meninos e inspecionou a área. Na ocasião, foram contabilizadas cerca de 350 toneladas do produto no local e ainda 40 toneladas do produto, acondicionados em bombonas plásticas na Refinaria de Duque de Caxias (REDUC). A área foco principal foi isolada e sinalizada. Posteriormente, a FEEMA realizou estudos preliminares em amostras de solo, frutas e vegetais colhidos na localidade, verificando a contaminação de todas as matrizes analisadas (CECAB / FEEMA, 1991). A área pode ser visualizada na Figura Figura 3.16: Localização do foco principal de contaminação por HCH na Cidade dos Meninos (Adaptado de AMBIOS, 2002). 81

82 Em 1995, após campanha de coleta e análise de amostras de sangue da população local, realizadas pela FIOCRUZ, foram encontradas amostras de sangue com até 65 vezes os valores de referência. Houve, então, uma primeira tentativa, por solicitação do Ministério da Saúde, de remediação da área, aplicando cal virgem sobre os solos contaminados; porém, não houve resultados positivos e o problema se alastrou com a aplicação do produto de forma inadequada. Em 2001, foram removidas 10 famílias que residiam na área foco principal. No entanto, o número total de famílias remanescentes em áreas de risco de contaminação é de 382. A Ambios Engenharia e Processos Ltda., empresa contratada pela Organização Pan-Americana de Saúde, com recursos do Ministério da Saúde, emitiu o Laudo de Avaliação de Risco à Saúde Humana por Pesticidas Organoclorados em Cidade dos Meninos (Ambios, 2002) classificando a área na categoria A (Perigo Urgente para a Saúde Pública) e reiterando a necessidade de remoção de toda a população local, para a adoção de medidas de remediação. No ano de 2006, foi assinado um Termo de Compromisso e Plano de Ação entre os três níveis de governo, para elaboração do Termo de Referência para contratação de Projeto Executivo de Remediação. O edital para contratação do projeto de remediação foi lançado em 2007; porém, não houve interessados. Atualmente, com invasões que ocorreram na área, o número de famílias em áreas de risco de contaminação passou de 382 para 750, principalmente com a implantação do Arco Metropolitano, que cruza as terras internas ao pôlder. Com interesse de reaver as terras após a remediação, a prefeitura local, em maio do ano correte (CBN, 2013), voltou a demolir casas, uma vez que, dede 2002, a região da Cidade dos Meninos foi incorporada ao Patrimônio da União. No entanto, os conjuntos habitacionais destinados ao reassentamento da população ainda não foram concluídos, sendo possível apenas a demolição de algumas casas abandonadas. 3.3 Antecedentes de Projeto Alguns estudos já foram realizados, anteriormente, para a área em questão. Um breve resumo de cada um está apresentado a seguir, para melhor contextualização dos problemas e propostas para região. 82

83 3.3.1 Plano Diretor de Recursos Hídricos da bacia dos Rios Iguaçu- Sarapuí (1996) COPPE/UFRJ: Em 1996, foi desenvolvido o Plano Diretor de Recursos Hídricos da bacia dos rios Iguaçu-Sarapuí. Neste estudo, foi feito um diagnóstico da situação da bacia, em termos de enchentes. Na ocasião, foram considerados: Modelagem dos escoamentos 1D. Canalização em solo e concreto. O Pôlder do Outeiro foi previsto para funcionar com bombeamento em conjunto com comportas de sentido único de escoamento (comportas flap ) para isso, foi prevista a recuperação e manutenção das 2 estruturas de 3 comportas automáticas, bem como a instalação de 8 comportas automáticas para regularização do nível d água no interior do pôlder e elevatória com capacidade de bombear 6 m³/s. Foram propostas, ainda, obras de limpeza e ampliação de canais e valões, alteamento do trecho mais à montante do dique, destinação de uma área a reservação temporária de água (reservatório pulmão) e a definição da cota de projeto para ocupação condicionada em 2,0m. Tais intervenções propostas podem ser observadas na Figura No Pôlder Cidade dos Meninos, as intervenções consistiram na limpeza e regularização da calha dos canais de cintura junto aos rios Iguaçu, Capivari e Pilar e dos canais de drenagem interna, recuperação das estruturas de comportas e alteamento do dique, apresentado na Figura Na foz do rio Botas, foi prevista a implantação de seção trapezoidal, em solo, medindo 5,00m de base, 2,50m de altura e taludes de 1:2,5. A Figura 3.19, apresenta a localização desta proposta. 83

84 Figura 3.17: Localização das propostas para o Pôlder do Outeiro (Adaptado de LABHID, 1996). 84

85 Figura 3.18: Localização das propostas para o Pôlder Cidade dos Meninos (Adaptado de LABHID, 1996). 85

86 Figura 3.19: Localização das propostas para o Rio Botas (Adaptado de LABHID, 1996). 86

87 3.3.2 Revisão do Plano Diretor de Recursos Hídricos do Rio Iguaçu- Sarapuí (2009): Em 2009, o Plano Diretor sofreu uma revisão. As Considerações adotadas nesta revisão foram: Modelagem dos escoamentos com suporte do modelo matemático MODCEL, de caráter pseudo bidimensional. As seções foram previstas para serem feitas, prioritariamente, em solo. No Pôlder do Outeiro foram previstas as seguintes medidas: a. Funcionar com bombeamento em conjunto com comportas com sentido único de escoamento (comportas flap ), com 3 áreas internas de armazenamento, R1, R2, e R3 (reservatórios-pulmão), ligados entre si por um canal auxiliar paralelo ao rio Iguaçu. Essas intervenções podem ser observadas na Figura b. Limpeza e implantação de seção de projeto no Canal do Outeiro, bem como a recuperação de 3 pontes. c. Realocação de aproximadamente 95 moradias que se encontravam nas áreas destinadas aos reservatórios e canal auxiliar. d. Construção de um cinturão de proteção de aproximadamente 10 metros de largura, condicionada à cota de segurança de 2,00 metros, para funcionar como um limite físico para as áreas internas ao pôlder, que não foram definidas como reservatório-pulmão, como sendo área passível de ocupação condicionada. 87

88 Figura 3.20: Localização das propostas para o Pôlder do Outeiro (COPPETEC, 2009). As áreas de cada reservatório pulmão e as cotas dos níveis d água máximos de inundação projetadas nos reservatórios do pôlder, para TR=20 anos, estão resumidas na Tabela A Figura 3.21, mostra a localizaçãoo e cotas dos reservatórios e áreas adjacentes internas ao pôlder. Tabela 3.1: Níveis d água máximos de inundação projetados para TR= 20 anos (COPPETEC, 2009). Reservatório Área (m²) NA máximo (m) R1 R2 R , , ,40 88

89 1,38 m 1,38 m 1,55 m 1,40 m 1,43 m 1,42 m Figura 3.21: Níveis d água máximos de inundação nos reservatórios pulmão e áreas adjacentes (COPPETEC, 2009). 89

90 No Pôlder Cidade dos Meninos, as intervenções previstas foram: a. Retirada de um trecho de 100 metros de extensão do dique na margem esquerda da confluência do rio Capivari com o rio Iguaçu, para permitir o extravasamento das cheias do Rio Iguaçu, conforme Figura b. Alteamento da Estrada da Caioaba para a cota mínima de 3,0 metros, para funcionar como limite físico para a área de amortecimento das cheias do rio Iguaçu. c. Cota de arrasamento de 2,9 metros pra a região entre a Estrada da Caioaba e o rio Pilar, para permitir o bom funcionamento da microdrenagem para dentro da área passível de alagamento do pôlder Cidade dos Meninos. Os limites do pôlder podem ser observados na Figura Figura 3.22: Localização da proposta de retirada de 100 metros do dique no Pôlder Cidade dos Meninos (COPPETEC, 2009). 90

91 Figura 3.23: Localização dos limites no Pôlder Cidade dos Meninos (COPPETEC, 2009). Para o rio Botas, além da dragagem do rio para implantação de seção de projeto, foi previsto manter a região da sua foz como área natural de amortecimento de cheias, contendo 2,3 km², apresentado na Figura Figura 3.24: Localização da área de amortecimento da Foz do Rio Botas (COPPETEC, 2009). 91

92 Nesta oportunidade, foi introduzido o conceito de drenagem sustentável, com a proposição da tipologia de parques urbanos, que consistia em parques com diferentes funções, variando desde proteção das margens até reservatórios temporários e manutenção de taxas maiores de permeabilidade (Carneiro, 2008): Parque Urbano Fluvial Parques ao longo de rios, cuja finalidade é a proteção das margens dos cursos d água, assim como evitar a ocupação irregular destas áreas por população de baixa renda. Parque Urbano Inundável Parques longitudinais implantados propositalmente em áreas com cotas baixas, de modo a permitir frequentes inundações, que contribuirão para laminar as cheias e reconectar o rio à sua planície. Parque Urbano de Preservação Ambiental - Parques de maiores dimensões, planas ou não, com finalidade de preservação e valorização ambiental, visando manter superfícies permeáveis e minimizar a geração de escoamentos superficiais. Foi também proposta a implantação de Áreas de Preservação Ambiental (APA) para controle integrado de inundações urbanas e Proposta de revisão dos Planos Diretores de Drenagem Urbana dos municípios integrantes da Bacia do rio Iguaçu. Destaca-se, porém, que as novas abordagens convivem com a herança histórica das intervenções tradicionais que não podem ser todas revertidas Implantação das obras (2010 até a presente data) Segundo informações do INEA (2013), 40% das obras do Projeto Iguaçu estão concluídas. Dentre as propostas formuladas nos estudos, mencionados anteriormente, para a área de interesse, pode-se destacar: a estação de bombeamento e recuperação das comportas do Pôlder do Outeiro; desocupação das áreas de reservatório pulmão do Pôlder do Outeiro, no entanto não houve a construção do cinturão verde para separação das áreas; implantação de seção de projeto e recuperação de 3 pontes sobre o canal do Outeiro e implantação de seção de projeto na foz do rio Botas. 92

93 É importante ressaltar, que mesmo com a alta demanda por ocupação da zona de amortecimento das cheias da foz do rio Botas junto ao INEA, as solicitações têm sido indeferidas, vistas a manter a área desocupada pra fins de controle de cheias na região. Quanto ao Pôlder Cidade dos Meninos, não foram realizadas quaisquer intervenções propostas até a presente data. 93

94 4. PROPOSTA DE TRABALHO E METODOLOGIA 4.1 Proposta de Trabalho A proposta de trabalho busca a recuperação das características mais naturais do trecho de estudo como forma de atuação no controle efetivo de cheias, sob os seguintes aspectos: 1. Diminuição do risco hidráulico com recuperação de parte da capacidade de armazenagem do rio e resgate de um traçado mais natural no trecho final do Rio Botas e no trecho de estudo do rio Iguaçu; 2. Maior integração do rio com a sua planície de inundação; 3. A possibilidade de recuperação de um trecho de rio através de conceitos de requalificação fluvial, de forma econômica, gerando um exemplo que possa ser replicado; 4. Melhoria do ecossistema fluvial; 5. Minimização dos problemas de erosão e assoreamento, promovendo melhor equilíbrio geomorfológico; 6. Melhoria das condições de vida da população local, pela redução a exposição da população e dos bem materiais ao risco de inundações; 7. Melhoria da qualidade ambiental e do bem-estar social; 8. Utilização das planícies de inundação para atividades de lazer e recreação. Desta forma, através destas ideias de ordem geral, se pretende desenvolver um estudo de caso que contraponha uma solução mais tradicional, para a bacia em estudo, focando no trecho que vai da foz do rio Botas até após o Pôlder do Outeiro, no rio Iguaçu, generalizando a solução de construção de diques e pôlderes, comparando esta solução com a alternativa de preservar e recuperar planícies de inundação, com um viés que caminhe na direção de um rio mais natural, com conotação de requalificação fluvial. A solução de diques para a conformação de pôlderes abre espaço para a urbanização e é uma solução frequente para a mitigação de enchentes em áreas de baixada. Porém, é também uma forma de "canalizar" os rios, transferindo escoamentos, que se concentram na calha e introduzem riscos adicionais, pela 94

95 possibilidade de galgamento destes diques. As pressões de urbanização, por sua vez, são um importante vetor de impulsão deste tipo de solução. Há que se considerar, porém, que os sistemas naturais têm limites e a superação destes pode provocar situações de risco, agravamento de cheias, danos e degradação. Alternativamente, a manutenção dos espaços livres e a recuperação da conexão de rios com suas planícies, em um comportamento fluvial mais natural, podem funcionar como solução para áreas críticas de inundação em regiões de urbanização já consolidada, aumentando a capacidade de resistência do sistema e garantindo a funcionalidade das intervenções já implantadas. A adoção de soluções sistêmicas, contemplando a bacia com um todo, torna-se cada vez mais necessária, pois, quando as enchentes se tornam frequentes em uma bacia, como é o caso da bacia dos rios Iguaçu/Sarapuí, além do problema de alocação de espaço, a combinação dos efeitos no tempo passa a ser crítica. Essa combinação de efeitos é uma questão difícil de ser avaliada na escala de uma bacia hidrográfica, sendo assim, a modelagem matemática pode ser uma importante ferramenta de apoio à concepção de projetos integrados de controle de inundações urbanas (MIGUEZ & MAGALHÃES, 2010). Modelos matemáticos podem ser descritos como a combinação de equações matemáticas e argumentos lógicos desenvolvidos com o objetivo de simular fenômenos naturais. Neste contexto, será utilizado como apoio para a modelagem matemática hidrodinâmica da presente dissertação, o Modelo de Células de Escoamento - MODCEL (Miguez, 2001). 4.2 Estudos Hidrológicos Os Estudos Hidrológicos utilizados neste trabalho foram provenientes do Plano Diretor de Recursos Hídricos da Bacia do Rio Iguaçu-Sarapuí (COPPETEC, 2009). No entanto, como o Ministério das Cidades, através do Manual para Apresentação de Propostas para Sistemas de Drenagem Urbana Sustentável e de Manejo de Águas Pluviais, recomenda que para obras de controle de inundação, o nível aceitável de risco corresponde às cheias associadas às chuvas com tempo de recorrência (TR) de 25 anos, então, foram feitas adaptações dos estudos existentes, que mostram cálculos da precipitação total para diversos tempos de recorrência, conforme pode ser visto na Tabela

96 Tabela 4.1:Dados dos Estudos Hidrológicos do rio Iguaçu (COPPETEC, 2009). TR P (mm) Com base nessas informações, e devido à ausência de novos dados, foi feita uma regressão logarítmica, que melhor se ajustou aos pontos, a fim de se obter a estimativa da precipitação para o tempo de retorno de 25 anos. A Figura 4.1, mostra o resultado da interpolação, cujo coeficiente de determinação (R²) foi muito alto, bem próximo de Precipitação na bacia do rio Iguaçu Precipitação (mm) P(mm) = ln(x) R² = Tempo de Recorrência (anos) Figura 4.1: Interpolação dos Dados dos Estudos Hidrológicos do rio Iguaçu. Assim, a estimativa de precipitação de tempo de recorrência de 25 anos na bacia do rio Iguaçu, resultou em 157,17 mm. 96

97 4.3 Modelação Matemática O modelo matemático adotado foi o modelo de células, MODCEL, devido à possibilidade de avaliar o comportamento hidrodinâmico do rio e os efeitos combinados das intervenções propostas para o controle de inundações e uso e ocupação do solo. O MODCEL é um modelo matemático hidrodinâmico completo, pseudo bidimensional. O fato de o modelo ser pseudo bidimensional significa que ele interpreta a realidade física da bacia de forma bidimensional, mas as equações hidráulicas utilizadas para reger a hidrodinâmica do escoamento são solucionadas por equações hidráulicas unidimensionais. Uma descrição do modelo, baseada em MIGUEZ (2001), é apresentada a seguir: É um modelo de células de escoamento capaz de simular diferentes cenários hidrológicos e hidráulicos. Parte do princípio de que uma bacia pode ser subdividida em um conjunto de compartimentos homogêneos, que, em grupo ou isoladamente, representam paisagens, num arranjo tal que reproduz os padrões de escoamento, dentro ou fora da rede de drenagem, a partir das interações entre as células modeladas. A bacia é subdividida em diferentes células com ligações entre si e o escoamento entre as células é calculado de acordo com o padrão topográfico e de urbanização da região, através de relações hidráulicas. As hipóteses de aplicação do modelo de células em bacias são: A natureza pode ser representada por compartimentos homogêneos, interligados, chamados células de escoamento. A cidade e sua rede de drenagem são subdivididas em células, formando uma rede de escoamento bi-dimensional, com possibilidade de escoamento em várias direções nas zonas de inundação, a partir de relações unidimensionais de troca. Na célula, o perfil da superfície livre é considerado horizontal, a área desta superfície depende da elevação do nível d'água no interior da mesma e o volume de água contido em cada célula está diretamente relacionado com o nível d'água no centro da mesma. Cada célula recebe a contribuição de precipitações e realiza processos hidrológicos internos para transformação de chuva em vazão, de forma que, às 97

98 vazões trocadas com as células vizinhas soma-se a vazão resultante da transformação da chuva. O escoamento entre células pode ser calculado através de leis hidráulicas conhecidas, como, por exemplo, a equação dinâmica de Saint-Venant, completa ou simplificada, a equação de escoamento sobre vertedouros, livres ou afogados, a equação de escoamento através de orifícios, equações de escoamento através de bueiros, entre outras, sendo considerados os efeitos de inércia no escoamento que ocorre nos cursos d água principais. O escoamento pode ocorrer simultaneamente em duas camadas, uma superficial e outra subterrânea, em galeria, podendo haver comunicação entre as células de superfície e de galeria. Nas galerias, o escoamento é considerado inicialmente à superfície livre, mas pode vir a sofrer afogamento, passando a ser considerado sob pressão. A vazão entre duas células adjacentes, em qualquer tempo, é apenas função dos níveis d'água no centro dessas células. As seções transversais de escoamento são tomadas como seções retangulares equivalentes, simples ou compostas. Aplica-se o princípio da conservação de massa a cada célula. Cada célula comunica-se com células vizinhas, que são arranjadas em um esquema topológico, onde uma célula de um dado grupo só pode se comunicar com células deste mesmo grupo, ou dos grupos imediatamente posterior ou anterior, permitindo a solução numérica pelo método da dupla varredura. O modelo de células de escoamento possui um conjunto de tipo de células prédefinido, que permitem a representação do espaço urbano de forma mais adequada e compatível com a realidade da drenagem urbana, conforme listado a seguir: Células tipo rio, ou canal, por onde se desenvolve o escoamento principal da drenagem a céu aberto, podendo ser a seção simples ou composta, porém, aproximadamente retangulares. Células tipo galeria, subterrânea, complementando a rede de drenagem. Células tipo planície urbanizada, para a representação de escoamentos a superfície livre em planícies alagáveis, bem como áreas de armazenamento, ligadas umas às outras por ruas, englobando também áreas de encosta, para recepção e transporte da água precipitada nas encostas para dentro do modelo, áreas de vertimento de água de um rio para ruas vizinhas e vice-versa e áreas de transposição de margens, quando é preciso integrar as ruas marginais a um rio e 98

99 que se comunicam através de uma ponte, considerando um dado padrão de urbanização pré-definido. Células tipo planície natural, não urbanizada, análoga ao tipo anterior, porém prismática, sem sustentar nenhum tipo de urbanização. Células tipo reservatório, simulando o armazenamento d água em um reservatório temporário de armazenamento, dispondo de uma curva cota x área superficial, a partir da qual, conhecendo-se a variação de profundidades, pode-se também conhecer a variação de volume armazenado. A célula tipo-reservatório cumpre o papel de amortecimento de uma vazão afluente. Além dos tipos pré-definidos de células existem os tipos de ligações, representados por leis hidráulicas, que são necessárias a comunicação entre as células, ou seja, a troca de vazão. A seguir são descritas a ligações tipos mais utilizadas no modelo: Ligação tipo canal, para escoamento à superfície livre, considerando a equação dinâmica de Saint Venant, incluindo seus termos de inércia. Ligação tipo planície, para escoamento à superfície livre, considerando a equação dinâmica de Saint Venant, sem os termos de inércia. Ligação tipo vertedouro de soleira espessa, considerando a equação clássica, para escoamento livre ou afogado. Ligação tipo orifício. Ligação tipo entrada de galeria, com contração do escoamento. Ligação tipo saída de galeria, com expansão do escoamento. Ligação tipo galeria, com escoamento à superfície livre ou sob pressão. Ligação tipo curva cota x descarga, estruturas especiais calibradas em laboratório físico (modelos reduzidos). Ligação tipo descarga de galeria em rio, funcionando como vertedouro, livre ou afogado, ou orifício, para galerias que chegam a um rio em cota superior ao fundo deste, por uma das margens. Ligação tipo bueiro, como interface das células superficiais com as células de galeria. Ligação tipo bombeamento, com descarga de uma célula para outra a partir de uma cota de partida. 99

100 Ligação tipo comporta flap, funcionando como este tipo de comporta de sentido único de escoamento. O processo de modelagem partiu do modelo existente na Revisão do Plano Diretor de Recursos Hídricos dos rios Iguaçu/Sarapuí (COPPETEC, 2009), no entanto, foi feito um detalhamento do Pôlder do Outeiro e outras alterações, conforme a necessidade, mantendo as demais condições, a fim de que fosse possível fazer uma comparação para os diferentes cenários propostos. A seguir serão apresentadas as etapas da metodologia utilizada para a modelagem matemática Levantamento de Dados O MODCEL requer a elaboração de uma série de arquivo de entrada, para isso, são necessários levantamento planialtimétricos, conhecimento das características fisiológicas e estudos hidrológicos e hidráulicos da bacia de interesse. Foram utilizadas as bases topográficas da Fundação CIDE de 1996, em escala 1:2000 e 1:10000 e também a base SEA/IBGE de 2012, na escala de 1:25000, disponibilizadas pelo INEA. Para caracterização fisiográfica da bacia, além dos estudos desenvolvidos na concepção inicial do Projeto Iguaçu e por Carneiro (2008), foram utilizadas as imagens do satélite Google Earth e visitas de campo, de modo a compatibilizar o do uso e ocupação do solo em decorrência das diferenças advindas com tempo. Para a caracterização hidrológica da região foram considerados os estudos hidrológicos do Plano Diretor de Recursos Hídricos da Bacia do Rio Iguaçu-Sarapuí (COPPETEC, 2009), feitas as devidas alterações, a fim de se adaptar às recomendações atuais para os estudos de inundações urbanas do Ministério das Cidades (BRASIL, 2012) Modelação Topográfica, Hidráulica e Topológica Para atualização do modelo utilizado nos estudos da COPPETEC (2009) e o detalhamento interno do Pôlder do Outeiro, primeiramente buscou-se discretizar a sua área interna em células, de modo a representar o comportamento mais fiel possível dos escoamentos, utilizando as bases topográficas disponíveis, com as seguintes premissas: 100

101 O Pôlder do Outeiro foi detalhado com o objetivo de representar a situação atual de funcionamento, frente às chuvas e possíveis inundações. Como é possível ver na Figura 3.26, as células destinadas aos reservatórios pulmão, receberam a seguinte numeração: 1101, 1301, 1401, 1501, 1502 e As células de canal receberam ligação tipo vertedouro, a fim de manter a comunicação com as planícies de inundação. No caso dos trechos contidos por diques, os diques foram identificados e também separados em células, a fim representar as restrições de fluxo entre o rio e a área interna aos pôlderes. As células de planície foram detalhadas, buscando regiões com características semelhantes de ocupação do solo e suas ligações foram definidas de modo a reproduzir os caminhos das águas, respeitando a topografia e a urbanização. O total de células resultantes foi 326, compreendendo as células de canal dos rios Botas e Iguaçu, as planícies de inundação as áreas internas dos pôlderes e o funcionamento do Pôlder do Outeiro, incluindo as 18 comportas flaps e o conjunto de 4 bombas com capacidade total de sucção de 7,2 m³/s. A divisão em células pode ser vista nas Figuras 4.2 e 4.3, respectivamente, sendo que esta última representa a área detalhada de estudo. Após a modelação topográfica, foi construído o esquema topológico, que consiste em uma rede de vizinhança de células, capaz de representar as interações das células com as células vizinhas, conforme apresentado na Figura

102 Figura 4.2: Identificação das células utilizadas no modelo 102

103 Figura 4.3: Detalhamento das células da área do caso de estudo 103

104 Figura 4.4: Esquema Topológico e ligações das células 104

105 4.3.3 Entrada de Dados Para entrada no MODCEL, é necessária a construção dos seguintes arquivos: Arquivo de dados iniciais: Consiste em um arquivo contendo informações gerais sobre a modelagem da bacia de interesse, os resultados de saída desejados, bem como as características básicas de cada célula da bacia, como as cotas iniciais e de fundo, e a composição da topologia que define a vizinhança das células. Arquivos de células: Este arquivo contém os dados específicos de cada célula, de suas ligações com as células vizinhas e ainda sobre as condições de contorno e chuva sobre a célula. As células recebem informações sobre as áreas de contribuição e de armazenagem, quantidades e o tipo de ligação com células vizinhas e demais informações pertinente a cada tipo de ligação entre elas. Arquivo de precipitação: Este arquivo contem informações, em mm, sobre a chuva que cai sobre cada uma das células. Podem ser chuvas projetadas ou medidas e são discretizadas pra cada intervalo de tempo adotado na simulação. Arquivo de condições de contorno: Contém informações sobre os limites físicos da área modelada, e podem ser de 3 tipos: 1. Nível d'água em função do tempo - Z(t) - pra representação dos efeitos de controle de níveis, como, por exemplo, as condições de maré. 2. Vazão em função do tempo - Q(t) - pra representação das vazões de base de rios, hidrogramas de cursos d'água afluentes ou vazão efluente de reservatórios de amortecimento. 3. Curva-chave - Q(Z) - para inserir uma relação entre vazão e o nível d'água em qualquer ponto da bacia. 105

106 4.3.4 Condições de Contorno Na modelagem, foram adotadas 23 condições de contorno, dentre elas a condição de jusante de maré, 6 condições referentes aos afluentes do rio Iguaçu e 16 referentes aos afluentes do rio Botas. Os resultados dos estudos hidrológicos do Plano Diretor de Recursos Hídricos da Bacia do Rio Iguaçu-Sarapuí (COPPETEC, 2009) geraram as condições de contorno necessárias para entrada do hidrograma de vazão do rio Sarapuí no modelo atual. Para condição de jusante na foz do rio Iguaçu, foi considerada uma curva de maré na foz, com nível d água máximo na cota de 0,60 metros, coincidindo com a passagem do pico da onda de cheia no trecho (COPPETEC, 2009). Para o cálculo dos hidrogramas das demais condições de contorno de entrada no modelo, foi adotada a premissa de que o tempo de duração da chuva adotado foi de 948 minutos, 15,8 horas, igual ao tempo de concentração de toda a bacia do rio Iguaçu, uma vez que é a situação mais crítica pra o estudo com o foco de entender o funcionamento sistêmico da bacia. Devido à ausência de dados de vazão para os rios e córregos utilizados como as demais condições de contorno, as vazões utilizados na modelagem matemática deste trabalho foram calculadas com o auxílio do Hidro-Flu (MAGALHÃES et al., 2005), a partir das precipitações associadas aos tempos de recorrência, 25 e 50 anos. A tabela 4.2, resume as principais características físicas e vazões máximas dos afluentes dos rios Botas e Iguaçu, adotados como condição de contorno. 106

107 Tabela 4.2: Características Físicas das sub-bacias afluentes ao rio Botas e ao rio Iguaçu e suas respectivas Vazões de Pico, calculadas para TR=25 e 50 anos. Rio Iguaçu Rio Botas Célula Nº da condição de contorno Nome do Curso d'água Área (km²) CN Tempo de conc. (min) Vazões de pico (m³/s) TR = 25 anos TR=50 anos Rio Capivari 97, ,00 118, Rio Iguaçu Superior 252, ,87 316, Canal do Outeiro 5, ,8 6,53 7, Rio Pilar 9, ,79 17, Rio Calombé 7, ,62 14, Rio das Velhas 20, ,63 33,53 39, Canal Babi 7, ,14 8,35 9, Canal Estrela Branca 1,43 74,5 21,89 2,13 2, Canal Caramuru 1, ,76 2,19 2, Valão Santa Amélia Rio Machambomba 2, ,98 2,54 3,02 11, ,38 19,26 22, Valão Itaipu 1, ,80 1,36 1, Valão Braúna 2, ,81 3,35 3, Valão Carmary 3, ,76 4,87 5, Canal Viga Maranhão 3, ,67 4,82 5, Valão Moquetá 4,43 71,5 28,19 5,68 6, Valão Metropolitano Valão Fábrica Eboni 3, ,97 4,73 5,61 5, ,02 5,96 7, Valão Mirim 1, ,25 2,66 3, Valão Nova Era 2, ,70 5,47 6, Rio Botas Montante 20, ,9 35,29 41, Calibração O processo de calibração do modelo busca reproduzir eventos medidos, de modo a ajustar o comportamento do modelo às particularidades da bacia em estudo e verificar a precisão do ajuste feito na representação de um evento conhecido. 107

108 A calibração do modelo hidrológico foi feita com base nas vazões encontradas no Plano Diretor de Recursos Hídricos da Bacia do Rio Iguaçu-Sarapuí (LABHID, 1996), a fim de reproduzir resultados aproximados ao do estudo. Os principais parâmetros a serem calibrados no modelo de células são o coeficiente de Manning das ligações das células de canal e o coeficiente de runoff das células de planície. Os valores do coeficiente de runoff das células de planície foram estipulados buscando reproduzir as características do terreno de cada célula. Inicialmente, as células que são planícies urbanas foram representadas com maiores coeficientes de runoff, comunicadas entre si por ruas. Já para as células de planícies não urbanizadas, foram estipulados menores coeficientes de runoff e comunicadas pelos caminhos preferenciais das águas. Para o coeficiente de Manning, os valores foram definidos a partir dos valores utilizados no Projeto Iguaçu e modificados buscando aproximar os resultados de linha d água do modelo com os resultados obtidos nos estudos do Projeto Iguaçu. Foram também utilizadas as seções apresentadas no Projeto Iguaçu para a representação da calha dos rios Iguaçu e Botas. O evento de chuva utilizado para calibrar o modelo, ocorreu entre os dias 30 e 31 de dezembro de 2009, das 18:30 do dia 30 até as 9:15 do dia 31. Os dados de precipitação utilizados foram dos postos do Sistema de Alerta de Cheias da Baixada Fluminense (INEA, 2010), conforme Tabela 4.3. As chuvas registradas pelos postos estão apresentadas na Figura 4.5. Tabela 4.3: Localização das estações utilizadas na calibração. Estação Hidrológica Coordenadas Município Santa Cruz da Serra 22 38'29,91"S 43 17'14,00"W Duque de Caxias Ponte de Ferro Capivari 22 40'04,24"S 43 20'16,84"W Duque de Caxias Catavento 22 39'0,130"S 43 25'06,43"W Nova Iguaçu GBM Nova Iguaçu 22 44'55,98"S 43 27'25,54"W Nova Iguaçu 108

109 Figura 4.5: Chuvas registradas pelos postos do Sistema de Alerta de Cheias da Baixada Fluminense (SOUZA, 2010). Os dados de nível disponíveis, que o modelo buscou reproduzir, foram coletados pela estação GBM Nova Iguaçu, localizada nas coordenadas 22 44'55,98"S e 43 27'25,54"W, em uma seção com fundo na cota 12,2 metros, ao longo do evento de cheia. Os níveis simulados e os níveis registrados pela estação GBM Nova Iguaçu podem ser verificados na Figura 4.6. Figura 4.6: Níveis observados e níveis modelados na régua do posto GBM Nova Iguaçu Pelos resultados apresentados na Figura 4.6, pode-se considerar que a calibração foi suficiente, uma vez que a cota máxima do nível d'água foi reproduzida, além de o modelo estar em fase com os níveis observados. 109

110 Destaca-se que a carência de dados medidos é uma limitação deste trabalho, não sendo possível a comparação em outros trechos de rio, assim, como não foi possível realizar uma validação. 4.4 Metodologia A metodologia proposta para avaliar a hipótese introduzida na discussão inicial deste capítulo, no item 4.1, passa pelos seguintes procedimentos: Avaliação da situação atual, com a planície de inundação da foz do rio Botas preservada e o Pôlder Cidade dos Meninos fechado. Avaliação de uma situação hipotética em que a pressão da urbanização levasse à construção de diques de forma generalizada, fechando a foz do rio Botas, impedindo seu extravasamento e mantendo todo escoamento na calha do rio Iguaçu. Avaliação da situação proposta no Projeto Iguaçu, com a foz do rio Botas aberta, com comunicação com suas planícies de inundação e o Pôlder Cidade dos Meninos também aberto. Avaliação, para completar o quadro de combinações, das margens na foz do rio Botas fechadas por diques e o Pôlder Cidade dos Meninos aberto. Todas as avaliações citadas acima serão feitas para tempos de recorrência de 25 e 50 anos. Uma análise comparativa dos resultados permitirá avaliar as consequências da generalização da introdução de diques no sistema estudado e as alternativas viáveis. Os cenários estudados no capítulo 5 estão apresentados na Tabela

111 Tabela 4.4: Descrição dos cenários propostos. Cenário Descrição Atual Planície de inundação da foz do rio Botas preservada e o Pôlder Cidade dos Meninos fechado Trecho da foz do rio Botas fechada e o Pôlder Cidade dos Meninos também fechado Trecho da foz do rio Botas fechada e o Pôlder Cidade dos Meninos aberto Planície de inundação da foz do rio Botas preservada e o Pôlder Cidade dos Meninos aberto 111

112 5. CASO DE ESTUDO: RIO IGUAÇU, DA FOZ DO RIO BOTAS AO PÔLDER DO OUTEIRO. Neste capítulo, serão discutidos os resultados obtidos a partir da metodologia proposta com a modelagem hidrodinâmica, realizada através do MODCEL, apresentando a situação atual, os cenários propostos e uma análise comparativa entre as situações estudadas, para os tempos de recorrência de 25 e 50 anos. Serão apresentados os perfis longitudinais dos rios Iguaçu e Botas e as manchas de inundação dos cenários atual e propostos gerados pela modelagem, como elementos de análise. 5.1 Cenários para o Tempo de Recorrência de 25 anos Situação Atual Com a modelagem calibrada para o evento conhecido, foi simulada a situação atual da bacia do Iguaçu, com objetivo de entender o comportamento da bacia no trecho de estudo e gerar uma referência para comparação. Os perfis longitudinais dos rios Botas e Iguaçu estão apresentados nas Figuras 5.1 e 5.2, respectivamente. A apresentação destes dois trechos é feita em separado, para manter a escala vertical com uma visualização adequada. Figura 5.1: Perfil longitudinal do rio Botas para a situação atual, TR=25 anos. No caso da foz do rio Botas, é possível ver, na Figura 5.1, que o rio extravasa em vários trechos, chegando a mais de 2 m de lâmina d' água em alguns pontos. Este 112

113 resultado é condizente com a realidade, tendo em vista que as planícies de inundação funcionam como reservatório natural pra o controle de cheias do rio Iguaçu. Esse funcionamento "entrega" vazões amortecidas para o rio Iguaçu Figura 5.2: Perfil longitudinal do rio Iguaçu para a situação atual, TR=25 anos. Analisando o nível máximo atingido pelo rio Iguaçu no trecho do caso de estudo, para a situação atual, com tempo de recorrência de 25 anos, é possível perceber que não ocorrem extravasamentos do rio Iguaçu para dentro dos Pôlderes do Outeiro e dos Meninos. Os pontos de extravasamentos a jusante não se referem a áreas habitadas Os níveis máximos dos reservatórios do Pôlder do Outeiro, conforme Tabela 3.1, não foram superados, indicando o funcionamento correto do mesmo. É necessário alertar que, embora o Pôlder do Outeiro esteja funcionando como esperado, no final do pôlder, a 22,8 km da foz do rio Iguaçu, a cota máxima atingida pelo rio Iguaçu, ficou a cerca de 20 cm de galgar o dique, ressaltando a importância da manutenção do mesmo, a fim de que não haja maiores riscos para a população. Esse ponto mais baixo pode ser resultado de alguma acomodação local ou da retirada de material pra construção. De qualquer forma, se constitui um ponto frágil, que pode vir a sofrer com aumento dos níveis d'água no rio Iguaçu. As manchas de inundação geradas a partir dos resultados da modelagem para TR=25 anos no cenário atual podem ser vistas na Figura

114 Figura 5.3: Mancha de alagamento da situação atual para uma chuva com TR=25 anos Cenário 1 Neste cenário, foi proposta a generalização dos diques existentes na região de estudo. Considerou-se paraa esta modelagem: Implantaçãoo de diques no trecho final do rio Botas até sua foz, levando consideração a possibilidade de ocupação urbana da planície. Pôlder Cidade dos Meninos e Pôlder do Outeiro em condições atuais de implantação das obras do projeto Iguaçu. Os diques propostos foram dimensionados para impedir qualquer transbordamento do rio, impossibilitando a comunicação do rio Botas com sua várzea, conforme Figura