IX RESERVATÓRIOS DE AMORTECIMENTO NA MICRODRENAGEM PRINCIPAIS ASPECTOS E AÇÕES REGULADORAS NO CONTROLE DE ENCHENTES EM METRÓPOLES BRASILEIRAS

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1 IX RESERVATÓRIOS DE AMORTECIMENTO NA MICRODRENAGEM PRINCIPAIS ASPECTOS E AÇÕES REGULADORAS NO CONTROLE DE ENCHENTES EM METRÓPOLES BRASILEIRAS 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 Medidas não convencionais no controle de enchentes, de forma a promover a infiltração e o armazenamento conveniente e temporário das águas pluviais, este último possibilitando o amortecimento dos picos de vazão, vêm sendo adotadas em projetos de microdrenagem urbana em grandes cidades brasileiras, nos últimos anos. A adoção destas medidas se contrapõe à metodologia convencional de projetos, que considera o aumento de seções do curso d água e a conseqüente transferência de vazões para jusante da bacia hidrográfica. Este artigo descreve os reservatórios de amortecimento na microdrenagem, em loteamentos e empreendimentos, como uma das medidas não convencionais de controle de enchentes em sua origem, dando ênfase as ações reguladoras atualmente em vigor para estes dispositivos em algumas metrópoles brasileiras, além de apontar aspectos e considerações no routing dos reservatórios. Utiliza metodologia de pesquisa, baseada em revisão de literatura e em observações de campo. PALAVRAS-CHAVE: Controle de Enchentes, Reservatórios, Armazenamento, Drenagem Urbana, Ações Reguladoras. INTRODUÇÃO A ocupação urbana nas grandes cidades brasileiras acarretou impactos ambientais, principalmente no que se refere ao aumento da freqüência de enchentes, em conseqüência da impermeabilização do solo. Há impactos relacionados à queda de recarga do aqüífero subterrâneo, afetando a disponibilidade hídrica, e ao acréscimo do escoamento superficial, ocasionando enchentes urbanas, erosão do solo e arraste de poluentes para os cursos d água. Estas medidas e dispositivos de controle vêm sendo aplicados na redução dos efeitos negativos advindos da urbanização, com controle em sua origem. Nesta linha de atuação estão sendo empregados dispositivos que promovam a infiltração e o armazenamento temporário das águas pluviais, de forma a compensar os efeitos da urbanização sobre os processos hidrológicos, tais como os planos ou superfícies de infiltração, as valas ou trincheiras com poços de infiltração, a utilização de pavimentos porosos e ou permeáveis e a adoção de reservatórios de detenção ou amortecimento na microdrenagem, em loteamentos e empreendimentos, possibilitando a redução de vazões de pico a valores compatíveis com os encontrados antes da ocorrência da urbanização. No presente trabalho são abordados os reservatórios de amortecimento na microdrenagem, apontando as considerações básicas no routing dos reservatórios e dando ênfase à legislação sobre o assunto em algumas metrópoles brasileiras. 1

2 METODOLOGIA I Simpósio Nordestino de Saneamento Ambiental O controle de enchentes urbanas referente à microdrenagem pode ser realizado no lote ou no loteamento completo. Em Cruz et. al.(1998), o controle no loteamento não é inviável, porém apresenta alguns complicadores dentro da realidade brasileira, a saber: grande parte dos loteamentos na região metropolitana são clandestinos, a existência de invasão de áreas públicas, etc. O controle no lote permite a redução de uma parte dos impactos devido a urbanização, sendo conhecidos como on-site. Os reservatórios de amortecimento na microdrenagem podem captar águas provenientes de telhados, coberturas, áreas e pisos não permeáveis, devendo o retardo possibilitar a redução de vazões de pico a valores compatíveis com as vazões de pré-urbanização. A captação de águas de telhados e coberturas permite a reservação e uso da águas, sem abaixamento excessivo das cotas dos reservatórios. Supõe-se ainda que haja uma menor contaminação nas águas captadas em telhados e lajes superiores, entretanto deve-se atender as recomendações exigidas pelos órgãos de vigilância sanitária para o uso destas águas para fins não potáveis. CONSIDERAÇÕES SOBRE O ROUTING DO RESERVATÓRIO Em Chin, apud Tomaz (2002), routing é o processo que determina espacialmente e no tempo as variações de vazões ao longo de um curso d água. No routing hidrológico, é indicado o método modificado de Pulz, onde a variação do volume armazenado em um reservatório pode ser descrita pela equação: ds/dt = I Q equação (1) Na equação (1), I é a vazão afluente ao reservatório, Q a vazão efluente ao mesmo, S é o volume armazenado para um tempo t. A equação pode ser discretizada e escrita na forma de diferenças finitas, obtendo-se: (I 1 + I 2 ) + (2 S 1 / t - Q 1 ) = ( 2 S 2 / t + Q 2 ) equação (2) Na equação (2), I 1 e I 2 são as vazões afluentes nos instantes 1 e 2; t é o período de tempo entre os instantes 1 e 2; S 1 e S 2 são os volumes reservados nos instantes 1 e 2 e Q 1 e Q 2 são as vazões efluentes nos instantes 1 e 2. Os valores de I 1, I 2, Q 1 e S 1 são conhecidos, para qualquer tempo t, enquanto que os valores Q 2 e S 2 são desconhecidos. Para tal, deve-se dispor de uma equação que associe o armazenamento S 2 à descarga. Akan (1993) sugere os seguintes passos para o routing do reservatório: Passo 1. De uma relação cota-volume e cota-descarga, obtém-se a curva de armazenamento S em função da vazão de saída Q ; Passo 2. Seleciona-se um intervalo de tempo de incremento t. Elabora-se um gráfico, tendo-se na abscissa o valor de 2 S/ t + Q e na ordenada a vazão de saída Q; Passo 3. Calcula-se, para qualquer intervalo de tempo, o valor (I 1 + I 2 ) da hidrógrafa de entrada e o valor (2 S 1 / t - Q 1 ) da condição inicial; Passo 4. Calcula-se ( 2 S 2 / t + Q 2 ); Passo 5. Obtém-se Q 2 do gráfico elaborado anteriormente. Este valor será a vazão de saída no tempo t 2 ; Passo 6. Calcula-se (2 S 1 / t Q 2 ) subtraindo 2Q 2 de ( 2 S 2 / t + Q 2 ) e retorna-se para o passo 3; Passo 7. Repete-se o processo até que o routing esteja completo. 2

3 CONSIDERAÇÕES SOBRE A OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE RESERVATÓRIOS A operação e manutenção dos dispositivos de controle de enchentes tornam-se medidas obrigatórias e prioritárias para o bom desempenho e a vida útil dos mesmos, devendo-se atender as recomendações e normas definidas pelos órgãos de vigilância sanitária. Em relação aos critérios de projetos, tais obras de controle de enchentes devem ter como alguns dos objetivos principais: Garantir o funcionamento hidráulico e a integridade física das estruturas por toda a vida útil da obra; Permitir fácil acesso para manutenção, inspeção e limpeza; Garantir o esgotamento total; Evitar a infestação por insetos; AÇÕES REGULADORAS NA MICRODRENAGEM Cidade de São Paulo Como ações reguladoras na microdrenagem na cidade de São Paulo, a Lei n.º de 04 de janeiro de 2002 torna obrigatória a execução de reservatório para as águas coletadas por coberturas e pavimentos nos lotes, edificados ou não, que tenham área impermeabilizada superior a 500 m 2. A capacidade do reservatório deverá ser calculada com base na equação: V = 0,15 x A i x IP x t equação (3) Na equação (3), V é o volume do reservatório em m 3, A i é a área impermeabilizada em m 2, IP é o índice pluviométrico igual a 0,06 m/h e t o tempo de duração da chuva igual a uma hora. Deverá ser instalado um sistema que conduza toda a água captada por telhados, coberturas, terraços e pavimentos descobertos ao reservatório. A água contida pelo reservatório deverá preferencialmente infiltrar-se no solo, podendo ser despejada na rede pública de drenagem após uma hora de chuva ou ser conduzida para outro reservatório para ser utilizada para finalidades não potáveis. Os estacionamentos em terrenos autorizados, existentes e futuros, deverão ter 30% de sua área com piso drenante ou com área naturalmente permeável. A Lei n.º de 04 de janeiro de 2002 foi regulamentada pelo Decreto n.º de 15 de março de Neste Decreto, no caso de opção por conduzir as águas pluviais para outro reservatório, objetivando o reuso da água para finalidades não potáveis, deverá ser indicada a localização desse reservatório e o cálculo do seu volume. Nas reformas, o reservatório previsto na Lei n.º 13276, de 04 de janeiro de 2002, será exigido quando houver acréscimo de área impermeabilizada igual ou superior a 100 m 2 e a somatória da área impermeabilizada existente e a construir resultar em área superior a 500 m 2. Conforme o Decreto n.º de 15 de março de 2002, este reservatório será calculado em relação à área impermeabilizada acrescida e, quando houver reformas sucessivas de edificações cujos acréscimos, a cada pedido de reforma, não atingirem 100 m 2 e a somatória das áreas acrescidas e aprovadas após 05 de janeiro de 2002 for igual ou superior a 100 m 2, será exigido o reservatório dimensionado considerando-se toda a área impermeabilizada acrescida. Cidade do Rio de Janeiro Como ações reguladoras na microdrenagem na cidade do Rio de Janeiro, a Resolução Conjunta SMG/SMO/SMU n.º 001, de 27 de janeiro de 2005, disciplina os procedimentos a serem observados para o cumprimento do Decreto n.º de 30 de janeiro de 2004, no que tange à obrigatoriedade da construção de reservatórios de retardo e de acumulação de águas pluviais para fins não potáveis. Por este instrumento tornase obrigatória, nos empreendimentos novos, públicos e privados que tenham área impermeabilizada igual ou 3

4 superior a 500 m 2 e nos demais casos previstos no Decreto n.º 23940, a construção de reservatório de retardo destinado ao acúmulo de águas pluviais e posterior descarga para a rede de drenagem e de um outro reservatório de acumulação de águas pluviais para fins não potáveis, quando couber. A capacidade do reservatório de retardo/detenção, destinado ao acúmulo de águas pluviais e posterior descarga para a rede de drenagem deverá ser calculada com base na equação: V = k x A i x H equação (4) Na equação (4), V é o volume do reservatório em m 3, K é o coeficiente de abatimento, correspondente a 0,15; A i é a área impermeabilizada em m 2, H é a altura de chuva correspondente a 0,06m nas Áreas de Planejamento 1, 2 e 4 e a 0,07m nas Áreas de Planejamento 3 e 5. Em relação aos critérios de projetos, tais obras de controle de cheias devem ter como objetivos principais: Serem resistentes a esforços mecânicos; Permitir fácil acesso para manutenção, inspeção e limpeza; Garantir o esgotamento total; Ser dotado de extravasor que encaminhe o volume à rede pública de drenagem pluvial urbana por gravidade, de forma que a seção interna do mesmo esteja em cota superior ao nível máximo útil que serviu de cálculo para o volume do reservatório; Ser dotado de orifício de descarga que encaminhe o volume reservado paulatinamente à rede de drenagem urbana. A manutenção, limpeza e desinfecção do reservatório destinado ao retardo das águas pluviais será de responsabilidade do representante legal e deverá ocorrer regularmente, com o objetivo de garantir o volume de retardo calculado pela fórmula acima. O Decreto acima vai ao encontro da atual proposta de controle de enchentes, caracterizando-se por uma mudança da lógica de pensamento, onde o modelo tradicional, proveniente da concepção sanitarista do transporte rápido do escoamento superficial para jusante é repensado, tendo espaço um modelo de retenção, dando ênfase ao controle do escoamento superficial em sua origem. Além do reservatório de retardo, a Resolução Conjunta SMG/SMO/SMU n.º 001, de 27 de janeiro de 2005, no caso de novas edificações residenciais multifamiliares, industriais, comerciais ou mistas, públicas ou privadas que apresentem área do pavimento de telhado igual ou superior a 500 m 2 e nos casos de residências multifamiliares com 50 ou mais unidades, torna obrigatória a existência de um reservatório de acumulação de águas pluviais para fins não potáveis e, pelo menos um ponto de água destinado a essa finalidade, sendo a capacidade mínima do reservatório calculada somente em relação às captadas do telhado. A capacidade do reservatório de acumulação de águas para fins não potáveis deverá ser calculada com base na equação: V = k x A x H equação (5) Na equação (5), V é o volume do reservatório em m 3 ; K é o coeficiente de abatimento, correspondente a 0,15; A é a área do telhado em m 2, H é a altura de chuva, correspondente a 0,06m nas Áreas de Planejamento 1, 2 e 4 e a 0,07m nas Áreas de Planejamento 3 e 5. Conforme a Resolução Conjunta SMG/SMO/SMU n.º 001, de 27 de janeiro de 2005, as águas pluviais destinadas a fins não potáveis serão acumuladas em reservatório dotado de sistema de captação das águas provenientes exclusivamente dos telhados, providos de grelhas ou outro dispositivo para retenção de material grosseiro para o interior do reservatório. Estes reservatórios deverão atender as condições abaixo: 4

5 Serem construídos de material resistente a esforços mecânicos e possuir revestimento; Terem suas superfícies internas lisas e impermeáveis; Permitir fácil acesso para inspeção e limpeza; Possibilitar o esgotamento total; Serem protegidos contra a ação de inundações, infiltrações e penetração de corpos estranhos; Possuir cobertura e vedação adequada de modo a manter sua perfeita higienização; Ser dotados de extravasor que possibilite o deságüe que projete o fluxo de água para o reservatório de retardo; Ser dotado de dispositivo que impeça o retorno do reservatório de retardo para o reservatório de acumulação de águas para fins não potáveis. Segundo a Resolução Conjunta SMG/SMO/SMU n.º 001, de 27 de janeiro de 2005, as águas captadas nos telhados deverão ter destinação menos nobre, só podendo ser utilizadas em lavagens de automóveis, pisos e regas de jardins. A limpeza e desinfecção do reservatório de acumulação de águas para fins não potáveis serão de responsabilidade do representante legal da edificação e deverá ocorrer a cada seis meses ou quando houver intercorrência de ordem sanitária, com agravo à saúde. A Resolução Conjunta SMG/SMO/SMU n.º 001, de 27 de janeiro de 2005 apresenta os procedimentos a serem tomados para a implantação dos dois reservatórios citados. Município de Guarulhos Como ações reguladoras na microdrenagem no município de Guarulhos, a Lei 5617, de 09/11/2000, publicado no Diário Oficial do Município de Guarulhos em 14/11/2000, em seu Art. 201, torna obrigatória a construção de reservatório de detenção em lotes urbanos, edificados ou no licenciamento da obra, conforme o que se segue: Área de lote de 125m 2 - volume de retenção de 500 litros; Área de lote de 250m 2 - volume de retenção de 1000 litros; Área de lote de 300m 2 - volume de retenção de 1500 litros; Área de lote de 500m 2 - volume de retenção de 2500 litros; Área de lote de 600m 2 - volume de retenção de 3500 litros; Os lotes com dimensão acima de 600m 2 terão reservatórios de detenção ou retenção com dimensionamento de volume de 6 (seis) l/m 2 de área de lote. A exigência prevista no caput deste artigo poderá ser dispensada, desde que justificada tecnicamente. Cidade de Porto Alegre Como ações reguladoras na microdrenagem na cidade de Porto Alegre, o Decreto de 30/12/2004 criou o Caderno de Encargos do Departamento de Esgotos Pluviais DEP, para projetos, serviços, implantação, fiscalização e conservação de redes de drenagem pluvial urbana. Segundo o Caderno de Encargos do DEP, em seu item 4.8.6, a estimativa de volume dos reservatórios de controle na microdrengem pode ser feita, supondo a disponibilidade hidráulica de 1,0 m de profundidade, da seguinte forma: 5

6 V = 0,02 x A T equação (6) V = 0,04 x A I equação (7) Nas equações (6) e (7), V é o volume do reservatório de contenção em m 2 x 1,0 m; A T a área total contribuinte ao reservatório em m 2 e A I a área impermeável contribuinte ao reservatório em m 2. Conforme o Caderno de Encargos do DEP, é permitida ao projetista a escolha entre as equações (6) e (7), devendo ser apresentada planilha descritiva de somatório das áreas impermeáveis, no caso de utilizar a equação (7). No caso em que forem utilizados pavimentos permeáveis, de forma a possibilitar perdas por infiltração ao solo, as áreas correspondentes a estes pavimentos podem ser descontadas em 50% para o cálculo das áreas impermeáveis. Estes reservatórios de controle na microdrenagem podem constituir-se de caixas subterrâneas, semisubterrâneas ou ainda espaços abertos, com ou sem uso alternativo, a critério do projetista e sujeito à análise da DOP. Para reservatórios abertos, o Caderno de Encargos do DEP preconiza a execução de taludes suaves, no mínimo 1:3 (V:H), devendo conter cercamento em tela ou outro material, de forma a garantir a segurança para o trânsito de pedestres nas proximidades. O dimensionamento do descarregador de fundo deve considerar a permanência das condições de pré-ocupação do imóvel. A saída das águas do reservatório deverá se dar por gravidade, sendo vedado a utilização de sistemas de bombeamento como o único meio extravasor das águas a serem escoadas. Demais cidades brasileiras vêm atuando nos processos de regulamentação dos critérios de projeto de sistemas de drenagem, com o objetivo de disciplinar o uso do solo urbano e o conseqüente controle do escoamento superficial em sua origem. São apresentados, a seguir, desenhos esquemáticos de exemplos de reservatórios de detenção em lotes. DETALHE (CORTE ESQUEMÁTICO) ESQUEMA TIPO 1 h1= ALTURA LIVRE h2= ALTURA LIVRE S/ESCALA 1. RESERVATÓRIO DE RETARDO 2. TAMPÃO DE VISITA 3. EXTRAVASOR (MÍN=75 mm) 4. ORIFÍCIO DE CONTROLE (MÍN. 50mm) 5. RESERVATÓRIO DE ACUMULAÇÃO DE ÁGUA NÃO POTÁVEL 6. LIGAÇÃO DO RESERVATÓRIO DE ACUMULAÇÃO DE ÁGUA NÃO POTÁVEL COM O DE RETARDO 7. LIMITE DO LOTE 8. POÇO DE VISITA DE DRENAGEM NO LOGADOURO 9. LIGAÇÃO DO EXTRAVASOR À REDE DO LOGRADOURO 10. CALHA DO TELHADO 11. RALO S/ESCALA EDIFICAÇÃO TÍPICA - CORTE ESQUEMÁTICO Figura 1: Detalhe esquemático do sistema de detenção. Fonte: Gomes (2005) 6

7 ESQUEMA TIPO 2 USO INDICADO PARA ÁREAS PLANAS DETALHE (CORTE ESQUEMÁTICO) VER DETALHE S/ESCALA 1. RESERVATÓRIO DE RETARDO 2. TAMPÃO DE VISITA 3. EXTRAVASOR (MÍN=75 mm) 4. ORIFÍCIO DE CONTROLE (MÍN. 50mm) 5. RESERVATÓRIO DE ACUMULAÇÃO DE ÁGUA NÃO POTÁVEL 6. LIGAÇÃO DO RESERVATÓRIO DE ACUMULAÇÃO DE ÁGUA NÃO POTÁVEL COM O DE RETARDO 7. LIMITE DO LOTE 8. GALERIA DE DRENAGEM NO LOGRADOURO 9. LIGAÇÃO DO EXTRAVASOR À REDE DO LOGRADOURO 10. CALHA DO TELHADO 11. RALO 12. TELA 13. VÁLVULA DE SENTIDO ÚNICO DE FLUXO 14. CÂMARA DE RESERVA 15. CÂMARA DE CONTROLE h1= ALTURA LIVRE h2= ALTURA LIVRE S/ESCALA Figura 2: Detalhe esquemático do sistema de detenção. Fonte: Gomes (2005) CONCLUSÕES Os reservatórios de amortecimento com detenção em loteamentos e empreendimentos na microdrenagem, vêm sendo adotados em algumas cidades do Brasil, como uma das medidas não convencionais de controle de enchentes em sua origem, com o objetivo de atenuar os picos de vazão através do armazenamento temporário de parte do escoamento superficial. O routing de armazenamento do reservatório deve ser criteriosamente analisado, além do estabelecimento prévio de medidas que contemplem a manutenção e operação destes dispositivos projetados, de forma a garantir a sua eficiência e eficácia, tanto no controle de enchentes, como na qualidade do meio ambiente da área e do seu entorno, associado a uma vida útil desejável no que se refere à relação custo-benefício. A legislação e aplicação de ações reguladoras e de fiscalização tornam-se fundamentais para a viabilização do emprego de tais dispositivos no controle de enchentes, com o objetivo de minimizar, ao máximo, seus efeitos negativos e devastadores. 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 fiscalização, normatização, elaboração de projetos públicos, implementação de projetos de educação ambiental, entre outros. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. AKAN, A. O. Urban Stormwater Hydrology. Lancaster. Pennsylvania: Technomic, CANHOLI, A. P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes. Editora Oficina de Textos. São Paulo, CRUZ, M.A.S.; TUCCI, C.E.M.; SILVEIRA, A.L.L. Controle do Escoamento com Detenção em Lotes Urbanos. IPH da UFRGS, publicado na Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Vol. 3, n.º 4, DECRETO N.º13276, de 04 de janeiro de Secretaria Municipal da Cidade de São Paulo, DECRETO N.º14786, de 30 de dezembro de Prefeitura da Cidade de Porto Alegre, DECRETO N.º23940, de 30 de janeiro de Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro, DECRETO N.º41814, de 15 de março de Secretaria Municipal da Cidade de São Paulo, DEPARTAMENTO DE ESGOTOS PLUVIAIS DEP. Prefeitura da Cidade de Porto Alegre,

8 9. GOMES, A. H. P. Identificação e Avaliação de Técnicas Não Convencionais para Drenagem Urbana com Controle na Fonte. Niterói Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia da Universidade Federal Fluminense UFF, LEI N.º 5617, de 09/11/2000. Município de Guarulhos, LEI N.º 13276, de 04 de janeiro de Secretaria Municipal da Cidade de São Paulo, RESOLUÇÃO CONJUNTA SMG/SMO/SMU n.º 001, de 27 de janeiro de Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro, TOMÁZ, P. Cálculos Hidrológicos e Hidráulicos para Obras Municipais. Editora Navegar. São Paulo,