PALAVRAS-CHAVE: Drenagem Urbana, SIG, Geoprocessamento, Bacias de Detenção, Avaliação Ambiental.

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1 IV SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA APLICADO À BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO GUANDU DO SENA, BACIA DE SEPETIBA, ZONA OESTE DA CIDADE DO RIO DE JANEIRO - RJ Paulo Luiz da Fonseca (1) Engenheiro Civil, UFF Bacharel e Licenciado em Matemática, FAHUPE Especialização em Engenharia Sanitária e Ambiental, UERJ Especialização em Análise de Sistemas, AEVA Especialização em Geoprocessamento, UFRJ Mestrado em Educação Matemática, USU Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFF. Engenheiro Civil da Subsecretaria de Águas Municipais, SMO - Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro. Elson Antônio do Nascimento (2) Engenheiro Agrônomo, UFRRJ Doutorado em Engenharia Civil, COPPE-UFRJ, Professor Titular do Departamento de Engenharia Civil UFF Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. elsonn@vm.uff.br Endereço (1) : Rua Marechal Jofre 122, apto Grajaú - Rio de Janeiro - RJ - CEP: Brasil - Tel: +55 (21) Fax: +55 (21) paulofons@terra.com.br RESUMO A utilização de Sistema de Informação Geográfica como ferramenta na tomada de decisões em recursos hídricos vem sendo cada vez mais difundida como tecnologia transdisciplinar, na medida em que propicia e dá suporte à visão espacial de bacias hidrográficas, principalmente no que se refere à investigação de situações ambientais. Junto ao loteamento Nossa Senhora das Graças, pertencente à bacia hidrográfica do rio Guandu do Sena, zona oeste da cidade do Rio de Janeiro, há problemas com enchentes freqüentes, tornando-se uma área crítica em eventos de precipitação inferiores a um tempo de recorrência de 5 anos, principalmente próximo à confluência com o rio Guarajuba. O objetivo deste trabalho consiste na avaliação ambiental de áreas potenciais à implantação de bacias de detenção, através de SIG, visando a redução do pico do hidrograma de cheias e conseqüente redução da incidência de enchentes em áreas situadas na parte mais à jusante da bacia hidrográfica do rio Guandu do Sena. Os SIG constituem-se de ferramentas computacionais para Geoprocessamento que permitem realizar análises complexas ao integrar dados de diversas fontes e ao criar banco de dados georreferenciados. PALAVRAS-CHAVE: Drenagem Urbana, SIG, Geoprocessamento, Bacias de Detenção, Avaliação Ambiental. INTRODUÇÃO O rio Guandu do Sena, pertencente à bacia de Sepetiba, é um dos formadores do rio Prata do Mendanha. Possui uma extensão de aproximadamente 2947 m e uma área de contribuição de 15,95 km 2, apresentando a predominância de áreas preservadas de vegetação nativa, na parte mais à montante da bacia hidrográfica. A insuficiência da atual seção da calha do rio associada à ocupação desordenada em seu trecho mais à jusante da bacia e conseqüente impermeabilização desta área urbanizada vêm ocasionando problemas com enchentes freqüentes, principalmente junto ao loteamento Nossa Senhora das Graças e próximo à confluência com o rio Guarajuba. Uma linha de atuação no controle de enchentes é através de medidas ditas compensatórias, que promovam a infiltração e o armazenamento temporário das águas pluviais. O uso de reservatórios de amortecimento de cheias ou bacias de detenção é uma medida de controle do escoamento superficial que vem sendo adotada em países como Austrália, Canadá, Estados Unidos, França e, nas últimas décadas, no Brasil, tornando-se uma prática na concepção de projetos de drenagem. Para a avaliação ambiental de áreas potenciais à implantação de bacias de detenção será utilizado o Sistema de Análise Geo-Ambiental SAGA, desenvolvido pelo Laboratório de Geoprocessamento da Universidade Federal do Rio de Janeiro - LAGEOP/UFRJ, como um sistema para aplicações ambientais em equipamentos de baixo custo, utilizando uma estrutura de armazenamento de dados cartográficos raster matricial. 1

2 METODOLOGIA I Simpósio Nordestino de Saneamento Ambiental A metodologia utilizada para o desenvolvimento deste trabalho consiste na aplicação de SIG em uma área objeto de análise da bacia hidrográfica do rio Guandu do Sena, zona oeste da cidade do Rio de Janeiro. A definição da área objeto de análise fundamenta-se na existência de base digital da Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro, escala 1:2000, ano 1998, com grande densidade de detalhes cadastrais, no que se refere ao uso do solo, vegetação, drenagem, hipsometria, com curvas de nível a cada 1 m e altitude aproximando-se, em alguns pontos, da cota 300 m Datum Imbituba IBGE, amplamente satisfatória para a análise requerida. Tornou-se necessária a conversão de arquivos georreferenciados, formato.dxf, em arquivos com extensões.rst raster-matricial do Sistema de Análise Geo-Ambiental SAGA. Foram analisados planos de informação, tais como os mapas de uso do solo, hipsometria, declividades, vegetação, drenagem e rede viária, com o objetivo de permitir a integração dos dados para a análise requerida, sendo a resolução de cada mapa de 2 m. Na avaliação de áreas potenciais para a implantação de bacias de detenção, os Sistemas de Informação Geográfica permitem uma visão do ambiente como um todo, dão subsídios à tomada de decisões e são uma ferramenta valiosa nos processos decisórios. Os SIG têm como importantes características a integração dos dados e a geração de informação, englobando estruturas de captura, armazenamento, atualização, exibição, análise e a aplicação de procedimentos diversos ao conjunto de dados envolvidos. Figura 1: Bacia hidrográfica do rio Guandu do Sena Em Xavier da Silva et al. (2002), para a investigação de situações ambientais deve-se conjugar, em uma estrutura de análise de dados, todo um conjunto de variáveis convergentes. Uma situação ambiental é um quadro integrado de condições físicas, bióticas e sócio-econômicas que representa uma instância do conjunto estruturado e dinâmico de objetos e atributos que é o ambiente. Para este quadro integrado convergem fatores causais ou aleatórios a serem registrados como dados associados à situação ambiental. Para propiciar a integração dos dados e a geração da informação, deve-se levar em conta não apenas a localização e extensão geográficas das entidades representadas, mas também as relações existentes entre elas, denominadas topológicas. Estas relações são mantidas sob algumas transformações geométricas, que não alteram o posicionamento recíproco das entidades representadas. O conjunto entre mapas de uso e estimativas de riscos ambientais permite a definição de áreas com diferentes níveis de simultânea ocorrência de riscos e usos da terra específicos. Como um exemplo pertinente a este trabalho, pode-se chamar de uma área crítica quando um local com forte potencial de urbanização se apresenta com riscos de enchentes. Como tais riscos se concretizam em determinados eventos, é comum que as urbanizações desordenadas se instalem em locais sujeitos às enchentes esporádicas, ocasionando catástrofes e problemas de ordem sanitária e ambiental. 2

3 Os SIG permitem o trânsito entre localizações e atributos. Esta capacidade dos SIG pode ser usada em conexão com identificações de ocorrências oriundas de trabalhos de campo ou de escritório de forma a se obter as assinaturas ambientais. Após definir a ocorrência de interesse - áreas sujeitas a riscos de enchentes, a base de dados pode ser consultada sobre quais as características ambientais que se localizam na área alvo, definindo assim a assinatura ambiental, com a identificação da área de ocorrência e varredura dos planos de informação georreferenciados componentes da base de dados. Em Xavier da Silva et. al. (2002) a informação obtida com planimetrias, assinaturas e monitorias pode instruir extrapolações territoriais, que são classificações do espaço geográfico baseadas nos levantamentos de conjugações de características ambientais que estejam representadas na base de dados e sejam de interesse para uma finalidade específica. As avaliações ambientais podem ser divididas em diretas e complexas. As avaliações ambientais diretas resultam da combinação dos dados originalmente inventariados, ou seja, são os primeiros resultados de avaliação obtida com a combinação dos dados originais. Estas combinações podem gerar alguns tipos de mapeamento, entre os quais merecem destaque os de riscos e de potenciais ambientais. Em avaliações complexas, são de importância significativa as estimativas de impacto ambiental por geoprocessamento, considerando diversos aspectos convergentes do ambiente, de forma integrada. Um tipo de área sujeita a riscos de enchentes pode ser considerada como uma condição ambiental limitante à concretização de um potencial ambiental. A conjugação de riscos de enchentes e potencial de urbanização torna-se definidora de locais onde a urbanização poderá ou não ocorrer. As enchentes urbanas, a cada dia mais freqüentes nas médias e grandes cidades do Brasil, poderão ser minimizadas a partir de medidas de controle adequadamente concebidas e classificadas, de acordo com a sua natureza, como não-estruturais e estruturais. As medidas estruturais são aquelas que correspondem às obras que podem ser executadas visando à correção e ou prevenção dos problemas decorrentes de enchentes. Podem ser caracterizadas como intensivas e extensivas. Em Canholi (2005), as medidas intensivas, de acordo com o seu objetivo, podem ser de quatro tipos: de aceleração do escoamento (canalização e obras correlatas), de retardamento do fluxo (reservatórios: bacias de detenção/retenção, restauração de calhas naturais), de desvio do escoamento (túneis de derivação e canais de desvio) e as medidas que englobem a introdução de ações individuais com o objetivo de tornar as edificações à prova de enchentes. As medidas extensivas correspondem a pequenos armazenamentos distribuídos na bacia, à recomposição de cobertura vegetal e ao controle de erosão do solo ao longo da bacia. As medidas não estruturais são aquelas que têm por objetivo a redução de danos ou de conseqüências das inundações, não por meio de obras, mas pela introdução de normas, regulamentos e programas que contemplem o disciplinamento e monitoramento do uso e ocupação do solo, à implementação de sistemas de alerta e à conscientização da população com um enfoque ambiental, principalmente na manutenção dos dispositivos de drenagem. O uso de reservatórios de amortecimento na macrodrenagem é uma medida de controle do escoamento superficial, de forma a reduzir o pico do hidrograma de cheias através do armazenamento temporário de parte do volume escoado e, através da definição de uma estrutura hidráulica, liberá-lo em condições condizentes com a capacidade dos canais à jusante. No caso do rio Guandu do Sena, a implantação de bacias de detenção em áreas convenientemente escolhidas da bacia hidrográfica permitiria um adiamento da implantação da seção de projeto junto ao loteamento Nossa Senhora das Graças, dependendo do valor da redução do pico do hidrograma de cheias. As áreas destinadas a reservação da água da chuva podem ser constituídas de praças, terrenos baldios, campos de futebol e esportes em geral, etc. Alguns dos prováveis benefícios que as bacias de detenção possam trazer às áreas urbanas, segundo Porto et al. (1995), são: reduzir problemas com inundações localizadas; reduzir os custos do sistema de drenagem, devido à redução das dimensões das galerias à jusante da bacia; minorar problemas com erosão nos pequenos tributários, devido à redução das vazões e aumentar o tempo de resposta do escoamento superficial. É de fundamental importância a implementação de programas de monitoramento contínuo e manutenção constante e periódica dos reservatórios de amortecimento na macrodrenagem, de forma a garantir a eficiência e eficácia de tais estruturas. 3

4 AVALIAÇÃO AMBIENTAL Na avaliação ambiental de áreas potenciais para a implantação de bacias de detenção, foi utilizada a base digital da Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro, na escala 1:2000, através de arquivos-área em extensão. DWG, em uma área eleita como objeto de análise, na bacia hidrográfica do rio Guandu do Sena. Tais arquivos foram convertidos para o formato.dxf e posteriormente para o formato.rst raster-matricial do Sistema de Análise Geo-Ambiental SAGA, após a definição dos planos de informação selecionados, a saber: uso do solo, hipsometria, declividades, vegetação, drenagem e rede viária. As bases foram editadas através do módulo CRIAR do SAGA, para posterior avaliação no módulo VISTASAGA. Em cada plano de informação, foram definidas as classes que fizeram parte da avaliação ambiental. Para o mapa de hipsometria, foram utilizadas as classes de altitude, referenciadas ao Datum vertical Imbituba IBGE, a saber: 15-20m, 20 25m, 25-30m, 30-35m, 35-40m, 40-45m, 45-50m, 50-55m, 55-60m,60-65m, 65-70m, 70-75m, 75-80m, 80-85m, 85-90m, 90-95m, m, m, m, m e m. No mapa de hipsometria, ênfase foi dada às áreas compreendidas entre as cotas 27,00 e 50,00m referenciadas ao Datum vertical Imbituba IBGE, tendo em vista a necessidade dos dispositivos de amortecimento de cheias localizarem-se à montante do loteamento Nossa Senhora das Graças, área objeto de enchentes periódicas e de transbordamento da calha atual do rio e a definição de uma cota máxima para a implantação da bacia de detenção. Figura 1: Hipsometria da área objeto de análise Para o mapa de drenagem, foram utilizadas classes de faixas de proximidade do rio Guandu do Sena, a saber: 0 15m, 15-30m, 30-50m, 50 a 100m e acima de 100m. No mapa de drenagem, ênfase foi dada às áreas próximas ao rio Guandu do Sena, com o objetivo de tornar-se viável a implantação de bacias de detenção para amortecimento das vazões de pico do hidrograma de cheias. Para o mapa de rede viária, foram utilizadas as classes de faixas de proximidade de vias, a saber: 0 15m, 15-30m, 30-50m, 50 a 100m e acima de 100m. No mapa de rede viária, ênfase foi dada às áreas próximas às vias e caminhos de acesso, de forma a permitirem a manutenção e monitoramento dos dispositivos de armazenamento, ações fundamentais e indispensáveis ao sucesso e vida útil de tais dispositivos. 4

5 Figura 2: Drenagem Faixas de proximidade do rio Guandu do Sena da área objeto de análise Para o mapa de uso do solo, foram utilizadas as classes: edificações, campos de futebol, quadras de esportes, terrenos vazios, quarteirões, áreas cercadas, etc. No mapa de uso do solo, ênfase foi dada às áreas destinadas a praças, terrenos baldios, campos de futebol e esportes em geral, parques, etc., que durante o período seco podem ser utilizadas para múltiplas funções tais como a prática de esportes e recreação em geral, enquanto que durante os eventos de precipitação, servirem como dispositivos de retardo das vazões de pico. Em Nascimento & Baptista (1998), as estruturas de detenção, quando bem integradas no espaço urbano, criam inúmeras oportunidades de lazer ativo - prática de esportes- e passivo - observação da natureza, valorizando o ambiente. Para o mapa de declividades, foram utilizadas as classes: 0-2,5%, 2,5-5%, 5-10%, 10-20%, 20-30%, acima de 30%. No mapa de declividades, ênfase foi dada às áreas de declividades entre 0-2,5% e de 2,5 a 5%, mais propícias à instalação de bacias de detenção, contrapondo-se às áreas mais acidentadas e de difícil execução. Para o mapa de vegetação, foram utilizadas as classes: bosques e árvores, capoeiras, culturas de subsistência, matas, macegas, pastos e pomares. No mapa de vegetação, ênfase foi dada às áreas de bosques e macegas, mais propícias à implantação dos dispositivos de amortecimento. Figura 3: Declividades da área objeto de análise 5

6 Para o mapa de avaliação ambiental de áreas potenciais à implantação de bacias de detenção, partiu-se do cruzamento dos mapas de declividades, hipsometria, proximidade de drenagem, uso do solo, vegetação e proximidade de rede viária. Foram atribuídos pesos entre os planos de informação e notas entre as classes de cada plano de informação, de 0 a 10, em função da avaliação ambiental requerida. Foram considerados diversos aspectos para a atribuição de pesos e notas, de forma a vislumbrar áreas com real potencial para a implantação de bacias de detenção. Na atribuição dos pesos aos planos de informação, foram considerados os seguintes valores para a geração do mapa de avaliação ambiental de áreas potenciais à implantação de bacias de detenção: mapa de declividades: 20%, mapa de hipsometria: 20%, mapa de proximidade de drenagem: 20%, mapa de uso do solo: 20%, mapa de vegetação: 10% e mapa de proximidade de rede viária: 10%. A critério de cada técnico, tais valores percentuais atribuídos a cada plano de informação podem variar, bem como as notas atribuídas a cada categoria ou classe, de acordo com análise da área em estudo e da avaliação ambiental requerida. Após os resultados obtidos pelo mapa de avaliação ambiental, que indica as áreas potenciais à implantação de bacias de detenção, tornam-se indispensáveis a adoção de procedimentos tais como a visita de campo, a pesquisa de titularidade das áreas potenciais para identificação de áreas públicas ou privadas, custo de aquisição, análise de projeto das bacias de detenção no que tange à redução dos valores de pico dos hidrogramas de cheias, etc., com o objetivo de dar subsídios à escolha da área mais propícia e conveniente à implantação destes reservatórios de amortecimento na macrodrenagem, constituindo-se a avaliação, através de SIG, uma ferramenta de apoio à tomada de decisões. Figura 4: Mapa de avaliação de áreas potenciais à implantação de bacias de detenção 6

7 CONCLUSÕES Medidas não convencionais no controle de enchentes vêm sendo cada vez mais aplicadas em diversas metrópoles brasileiras, com o objetivo de evitar a rápida transferência de deflúvios para as várzeas, onde geralmente encontram-se ocupações e aglomerados urbanos. A bacia do rio Guandu do Sena, localizada na zona oeste da cidade do Rio de Janeiro, ainda apresenta uma grande parte de sua bacia preservada, porém apresentando problemas de enchentes junto ao loteamento Nossa Senhora das Graças, principalmente quando há o deságüe do rio Guarajuba, que juntamente com o Guandu do Sena, passa a chamar-se Prata do Mendanha. A utilização de SIG como ferramenta na tomada de decisões em recursos hídricos vem sendo cada vez mais difundida como tecnologia transdisciplinar, na medida em que propicia e dá suporte à visão espacial de bacias hidrográficas no que se refere à investigação de situações ambientais visando o controle e gerenciamento de enchentes urbanas. As enchentes urbanas caracterizam um problema de ordem sanitária e ambiental. Controlar as enchentes e diminuir seu poder devastador é uma atribuição do poder público no que tange à elaboração de projetos de drenagem urbana, implementação de projetos de educação ambiental, normas para a fiscalização e utilização do solo urbano, entre outros. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à equipe do Laboratório de Geoprocessamento LAGEOP (UFRJ), na pessoa do Professor Dr. Jorge Xavier da Silva e à equipe da Subsecretaria de Águas Municipais, SMO - Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro, na pessoa do Engenheiro Alexandre Pinto da Silva, pelo apoio e incentivo a este trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. CANHOLI, A. P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes. Editora Oficina de Textos. São Paulo, MENDES, C.A.B.; CIRILO, J.A. Geoprocessamento em Recursos Hídricos: Princípios, Integração e Aplicação. ABRH, Porto Alegre, NASCIMENTO, N. O.; BAPTISTA, M. B. Contribuição para um enfoque ampliado do uso de bacias de detenção em meio urbano In: BRAGA, B.; TUCCI, C. E.; TOZZI, M. (Organizadores). Drenagem Urbana - Gerenciamento, Simulação e Controle. ABRH - Editora da Universidade/UFRGS - Porto Alegre, p , PORTO, M.F.A. Aspectos qualitativos do escoamento superficial em áreas urbanas. In: TUCCI, C. E. M. et al. Drenagem Urbana- ABRH- Editora da Universidade. UFRGS - Porto Alegre, 428 p., ROCHA, C.H.B. Geoprocessamento: tecnologia transdisciplinar. Juiz de Fora, MG: Ed. do Autor, p.47-80, XAVIER DA SILVA, J. et al. Curso de Especialização em Geoprocessamento LAGEOP/UFRJ Unidades Didáticas Volume 1. Disciplina: Geoprocessamento e SGIs,