Das Enchentes agravadas devido à canalização do Córrego São Pedro, do Nível da Água e da BR440

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1 Das Enchentes agravadas devido à canalização do Córrego São Pedro, do Nível da Água e da BR440 NÚCLEO DE ANÁLISE GEO-AMBIENTAL DA UFJF Tel.: / Prof. Dr. Cézar Henrique Barra Rocha CREA / D Prof. Dr. Luiz Evaristo Dias de Paiva CREA / D 1

2 Figura 1 Bacia de contribuição até o início da canalização do Córrego São Pedro. 2

3 I) Do cálculo da vazão na Seção de início do Canal O Cálculo da Vazão de Projeto para a Bacia de Contribuição do Canal Projetado na BR-440 no Bairro São Pedro - Figura 1 - em Juiz de Fora (MG) foi realizado através do Método de Snyder. 1.Método Proposto: Método de Snyder (1938) O método de Snyder (1938) apud Tucci (1997) trata-se de um método que possibilita a estimativa de um hidrograma unitário sintético e da vazão de projeto, com base nos dados característicos da bacia de drenagem. Trata-se de um método adequado para bacias com inexistência de dados de monitoramento de vazão e foi concebido com dados dos Apalaches (USA). O método de aplicação relativamente simples é recomendado para bacias hidrográficas com áreas variando de 10 a mi2 (Villela e Mattos, 1975). 2.Apresentação das equações analíticas do método t P C t L..Lc 0,30 (1) tp Tempo de retardamento da bacia em horas. Ct - Coeficiente que depende das características da bacia. Vilela e Mattos recomendam o uso deste coeficiente variando entre 1,80 e 2,2, tomando-se valores menores para bacias com grandes inclinações (adimensional). L Comprimento do rio principal, desde o divisor de águas até a saída da bacia, em milhas. Lc Distância do ponto do rio principal mais próximo do centro geométrico da bacia, até a saída da mesma, em milhas. t p t r 5,5 (2) tr - duração da chuva em horas q p q p 640. C t p p. A Vazão de pico do Hidrograma Unitário Sintético de Snyder, em pés cúbicos por segundo. A Área de drenagem da bacia em milhas quadradas C p - É um coeficiente que varia entre 0,56 e 0,69 (adimensional) T 3 3. t 24 p T - Tempo de base do escoamento superficial em horas. (3) (4) 3

4 3. Aplicação do Método de Snyder a base de dados da bacia hidrográfica que contribui para o canal de escoamento da BR Dados da Bacia Hidrográfica até início do Canal (Figura 1) L = 7,6 km = 4,75 milhas. Lc = 4,0 km = 2,50 milhas Ct = 2,0 ( adotado) A = 22,70 km2 = 8,90 (mi2) I0 = 0,001 = 0,1% (declividade média) 3.2. Memorial de cálculos Tempo de Pico 0,30 t P Ct L..Lc Ct = 2,0 valor adotado t P 2 4,75.2,50 0,30 4,20 horas 4,0 horas Duração da chuva 4,20 t r 0,76 horas 1hora 5, Vazão de pico 640. C p. A q p t q p p ,60.8,9 4,0 854,5 ft 3 /s 24,24 m 3 adotar /s C p igual a 0,60 A vazão de 24,24 m3/s corresponde a vazão de pico do Hidrograma Unitário Sintético do Método de Snyder (1938) que foi concebido para uma chuva uniforme correspondente a uma lâmina liquida de 1 polegada ou 25,4 mm de chuva sobre a bacia. Todavia, para se chegar a vazão de projeto para a seção da Br440 fez-se a correção na vazão de 24,24 m3/s, empregando o procedimento citado em Vilela e Mattos (1975, pág. 116), que analiticamente traduz-se pela equação (5) abaixo. Qu Qe 1.A ChA ou Qu Qe Ch (5) Qu - vazão do escoamento superficial correspondente a hidrógrafa unitária em unidade de volume por tempo [para o problema em tela igual a uma polegada ou 25,4 mm]. Qe - Vazão do escoamento superficial correspondente a vazão medida. C - Coeficiente de deflúvio 4

5 Sobre o coeficiente de deflúvio: o Coeficiente de Deflúvio foi adotado segundo o critério citado em Paiva, J.B.D.de & Paiva, E.M.C.D.de (2001) conforme tabela 3.18 desta referencia mostrada à pág. 80. C100 = 0,47 Coeficiente de deflúvio para o período de retorno de 100 anos para bacias hidrográficas, com área coberta com 50% de grama e declividade variando de 0% (zero) a 2% (dois por cento) tempo de base do escoamento superficial T T t p ,5 dias 3 dias Aplicação da equação de chuva de Juiz de Fora I (tr 3000 T 23,965) 0,173 r 0,960 I - Intensidade da chuva em milímetros por hora (6) Tr - período de retorno em anos. Adotou-se o período de retorno de 100 anos. tr - duração da chuva em minutos. Calculada no item 3.2.2, como igual a 0,76 horas, mas oportunamente arredondado para 1 hora ou 60 minutos Determinação da intensidade da chuva para uma hora 3000 (100 I 0,960 (60 0,173 23,965) ) 79,25 80mm/ hora I f C. I (7) If - Intensidade efetiva. Parcela da chuva propensa a gerar vazão do escoamento superficial C = 0,47 estabelecido em função da cobertura da bacia e da declividade, conforme tabela 3.18, pág. 80 da referência Paiva, J.B.D.de & Paiva, E.M.C.D.de (2001). I f C. I 0, ,60 mm/hora I f Altura da lâmina líquida sobre a bacia par auma hora h I.t 36,60mm/h.1h 36,60 mm f r 5

6 Determinação da vazão de projeto Fator de correção da vazão hu he 25,4mm 36,80mm 0, Vazão de projeto Qe Qu 0,69 24,24 0, m / s Dimensionamento da seção retangular do canal Considerando Vazão Q de 35 m 3 /s e velocidade v de 1 m/s: Q = v. A, sendo A = área A = Q / v = 35 m 3 /s / 1 m/s A = 35 m 2 Esta seria a Seção mínima para receber as águas da Bacia Hidrográfica situada a montante do início do Canal. Portanto, a Seção do Canal poderia ser proposta de várias maneiras: Mínima: Base de 14 m x altura de 2,5 m = 35 m 2. Recomenda-se trabalhar com valores maiores: Base de 18 m x altura de 2 m = 36 m 2 ; Base de 16 m x altura de 2,5 m = 40 m 2. O Método do Hidrograma Unitário Sintético de Snyder (1938) apud Tucci (1997) é o mais indicado para este tamanho de Bacia Hidrográfica. O Método Racional, utilizado para bacias menores, certamente resultaria em vazões maiores, conseqüentemente com áreas de seção ainda maiores. 6

7 Em Engenharia, seguindo o bom senso, procura-se trabalhar com coeficientes de segurança para diminuir os erros devido às diversas variáveis que contribuem neste tipo de evento. A adoção de uma Seção maior que o tamanho encontrado seria uma forma de garantir com segurança o escoamento das águas desta Bacia visto que foi considerado um período de retorno de 100 anos. Portanto, a área da Seção Transversal do Canal mostrado na Figura 2 deveria ser maior que 35m 2. Contudo, os projetistas da BR440 dimensionaram três células de 3 metros x 3 metros, totalizando 27 m 2. Sem considerar coeficientes de segurança, na melhor das hipóteses para este empreendimento, ficou faltando uma célula, pois com quatro células de 9 m 2, resultaria 36 m 2. Figura 2 Seção de início da canalização do Córrego São Pedro. Contudo, veremos no item seguinte que existe outro agravante ainda mais sério: o nível da água do Córrego, a disposição equivocada do Canal (que deveria ser mais largo e menos alto) e o nível baixo das ruas laterais. A BR440 esta agravando ainda mais este problema. 7

8 II) O agravante do Nível da Água do Córrego São Pedro x BR440 Para exemplificar, nos Anexos de 1 a 4 podem ser observadas as situações em planta e perfil de três ruas do Bairro São Pedro. Observando a Figura 3 abaixo, percebe-se claramente a pouca diferença de altura entre o nível de água (NA) na época da seca e a manilha de águas pluviais colocada para atender a Rua Rosa Fattore Anselmo (cerca de 37 cm no dia 03/08/2010). No Anexo 2, apresenta-se a Seção Transversal da Rua citada. Numa simulação real, se este nível subir mais do que 1,56 metros da cota do N.A. atual, teremos todo sistema de drenagem de água pluvial funcionando ao contrário, ou seja, como não existe dispositivo que impeça o retorno das águas (como válvulas de retenção), o alagamento da Rua Rosa Fattore Anselmo será inevitável. Outra observação de extrema relevância, imperceptível aos olhos do leigo em engenharia, refere-se ao fato de que este trecho Córrego São Pedro que faz a interligação com o canal da BR040 têm um formato praticamente em forma de V (Figuras 3 e 4). Esta morfologia do rio, diferente da morfologia da seção transversal, potencializa a elevação do nível da água à montante do canal, corroborando ainda mais para a condição de que a água promova a inundação nas manilhas do trecho que interliga o Córrego ao canal. Este fato aumenta sobremaneira a possibilidade de enchentes no entorno. Todas essas, constatações, aliadas aos cálculos fornecidos pelo Método de Snyder justificam o aumento substancial da seção de escoamento do canal da BR040. Outra forma de saber o início do alagamento é pelo N.A. no início do Canal: se a água subir mais do que 1,87 m nesta Seção, a Rua será alagada. Considerando que a lâminda d água no Canal nesta data era de apenas 20 cm, podemos somar encontrando 2,07 m, ou seja, se o Canal trabalhar a Seção Plena (3 m), poderemos ter cerca de 93 cm de alagamento na Rua Rosa Fattore Anselmo. 8

9 Figura 3 Bueiro da Rua Rosa Fattore Anselmo próximo do nível da água do Córrego São Pedro. Figura 4 Detalhe da manilha que poderá levar água do Córrego São Pedro para Rua Rosa Fattore Anselmo (desnível de 15 cm). 9

10 Figura 5 Aproximadamente 15 cm de desnível entre entrada e saída da manilha da Rua Rosa Fattore Anselmo que está 1,5 m abaixo da BR440 e poderá ser inundada cerca de 93 cm. Na Figura 6 pode-se observar que o morador já tenta minimizar os impactos das enchentes periódicas que o poder público não consegue resolver. Tanto na porta de serviço, quanto na porta da sala foram construídas muretas de cerca de 40 centímetros. Em conversa com o proprietário deste imóvel, ficou muito clara a preocupação com a colocação da manilha de águas pluviais com diâmetro de 1 m. Se houver retenção de água na entrada do Canal ou uma subida repentina do nível do Córrego, certamente haverá prejuízos aos moradores das margens da BR440 no Bairro São Pedro. A situação descrita na Rua Rosa Fattore Anselmo ocorre em todas as ruas transversais ao traçado da BR440, destacando a Rua Major Lino Lima (UPA São Pedro), Rua Cidade da França, Rua José Tarcísio Glanzmann e Rua I ilustradas nas figuras seguintes. 10

11 Figura 6 Dispositivo de proteção contra enchente com 40 cm de mureta na residência número 125 da Rua Rosa Fattore Anselmo. No Anexo 3 pode-se observar a Seção Transversal da Rua Cidade da França: o caimento da manilha é de apenas 20 cm (0,56%); se o N.A. subir mais do que 1,372 m teremos alagamento nesta Rua. Isto corresponde a subir aproximadamente 2,03 metros no inicio do Canal. Considerando a lâminda d água de 20 cm, teremos 2,23m. Se o Canal estiver trabalhando na Seção Plena de 3 m, poderemos ter 77 cm de alagamento na Rua Cidade da França. 11

12 Figura 7 Detalhe do muro da Minasgás na Rua Cidade da França com desnível aproximado de dois metros até a Via São Pedro. Figura 8 Caixa de passagem na Rua Cidade da França. 12

13 Figura 9 Desnível da Via São Pedro até as casas da Rua Cidade da França. Figura 10 Rua Cidade da França: dispositivo de proteção contra enchentes com marca na parede externa (cerca de 80 cm). 13

14 Figura 11 Rua I : saída do bueiro de água pluvial e de esgoto cerca de 72 cm do N.A. do Córrego São Pedro (Anexo 4). Figura 12 Altura da Rua I é a mesma da manilha de saída. 14

15 Figura 13 Detalhe da caixa de passagem na Rua I com rede de esgoto mais baixa e rede de água pluvial nivelada com a Rua. Pelas Figuras 12 e 13 pode-se constatar que a manilha de água pluvial fica praticamente no mesmo nível da Rua I. Medindo-se em campo foi constatado este fato, conforme Anexo 4. Se o N.A. subir mais do que 1,266 m, se deflagra o processo de alagamento nesta Rua. Isto corresponde ao N.A. subir 2,16 m na Seção de inicio do Canal. Considerando os 20 cm de lâminda d água, teremos 2,36 m a partir da laje de fundo do Canal. Se o mesmo trabalhar a Seção Plena de 3 m, poderemos ter 64 cm de alagamento na Rua I. Considerando os volumes escoados pela própria Rua, este quadro pode apresentar-se pior. Existem duas formas de solucionar esta questão. A primeira seria através do aumento da largura do Córrego ou do Canal, por exemplo, 18m de largura x 2m de altura ou 14m x 2,5m, resultando na Seção obtida no item I de 35 m 2. A outra solução seria o aprofundamento gradual do leito do Córrego São Pedro desde a Barragem no Trevo do Morro do Cristo até o Trevo do Spina Ville. 15

16 É importante ressaltar que nos países desenvolvidos não se canaliza mais córregos em virtude dos problemas de limitação da seção de vazão para escoamento das águas. Os cálculos de engenharia têm falhado sistematicamente, ou seja, as técnicas tradicionais de estimativa de chuvas, escoamento superficial e outras variáveis utilizadas nos cálculos não tem sido capazes de quantificar os volumes reais de água que chegarão ao Canal. O poder público tem obrigação de resolver esta situação de forma definitiva, pois a maioria destes imóveis é regularizada com pagamento do IPTU. Como toda rodovia induz ocupação imobiliária, prevê-se uma maior impermeabilização desta Bacia Hidrográfica, agravando ainda mais o panorama colocado com menor infiltração e aumento do escoamento superficial. Teremos ENCHENTES NA CIDADE ALTA. 16

17 III) IMPACTOS DO CANAL NA REGIÃO DO BAHAMAS E DO CAMPO NOVA UNIÃO Se a Bacia Hidrográfica fosse calculada até o final do Canal no Campo Nova União, com aproximadamente 1,7 km, ter-se-ia uma situação mais crítica para a Seção de Vazão, pois a área de contribuição da Bacia Hidrográfica seria maior. Os projetistas da BR440 preocuparam-se em proteger a Rodovia em detrimento dos bairros situados as suas margens. Existem ruas laterais que estão a mais de dois metros de desnível. Na eventualidade do Canal estar trabalhando com vazão próxima da máxima (ou na Seção Plena) haverá dificuldade para escoamento das águas pluviais destas vias transversais, resultando em alagamento de várias residências, comércio e ruas. Figura 14 Paredão de concreto formado pelo canal. 17

18 Figura 15 Paredão de concreto na altura da Van Escolar. Figura 16 Desnível BR440 e Av. Pedro Henrique Krambeck. 18

19 Figura 15 Desnível entre BR440 e Av. Pedro Henrique Krambeck (variando de zero a dois metros). 19

20 Figura 16 Risco de Enchentes: seção do canal quase plena em chuva ocorrida no mês de janeiro de

21 Figura 17 Nível da água quase atinge as ruas laterais com destaque para a oficina e a Av. Pedro Henrique Krambeck. 21

22 IV) CONCLUSÃO As Figuras 16 e 17 comprovam que os cálculos da Seção de Vazão realizados no Item I estão coerentes. Eles apontam para necessidade de uma área maior que a construída de 27 m 2. Os projetistas mais experientes trabalhariam com áreas maiores que 35 m 2. O mais seguro seria utilizar uma Seção de Córrego ou Canal mais larga e mais baixa, preferencialmente, 16 m x 2,5 m (40 m 2 ), na hipótese limite, 14 m x 2,5 m, totalizando 35m 2. Não se aconselha trabalhar com a altura de 3 metros devido às possibilidades reais de enchentes nas ruas laterais, se o Canal trabalhar na Seção Plena (Vide Anexos 2,3 e 4). A outra alternativa seria dragar o Córrego desde a Barragem em frente ao Trevo para o Morro do Cristo até o Spina Ville, aumentando o gradiente e a profundidade do Córrego São Pedro, facilitando o escoamento das águas pluviais. Na verdade, as duas alternativas poderiam ser mescladas: alargamento e aprofundamento do Córrego São Pedro. Na página 5 no item tem-se um dado preocupante: o tempo base do escoamento superficial das águas no caso de enchentes será de 3,5 dias, ou seja, as populações ficarão expostas aos impactos das enchentes por todo este período. Este dado torna-se muito sério uma vez que será necessário pelo menos 03 (três) dias para a atenuação do pico da enchente. Vale salientar os problemas que serão causados no Vale do Ipê e no Mariano Procópio que também receberão volumes cada vez maiores de águas em seções estreitas do Córrego São Pedro, criando outro passivo ambiental para a população que vive e circula naquela área da cidade de Juiz de Fora. Erros de drenagem desta ordem implicarão na necessidade de novas obras no futuro, obrigando a paralisação para abertura de ruas da cidade, desperdiçando recursos públicos e trazendo transtornos para a população. Um exemplo atual é o que está ocorrendo na Av. Deusdetch Salgado. Como não houve previsão adequada dos dispositivos de drenagem para escoamento das águas pluviais quando licenciaram ambientalmente aquela Via, foi necessário quebrar parte da Avenida para consertar o erro do passado. Quantos prejuízos já houve para a Churrascaria Potência do Sul, concessionárias de veículos e usuários daquela Via? Teremos mais quantas NOVAS JUIZDEFORAS dessa forma? 22

23 Referências Bibliográficas: Batista, M; Lara, M. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. Belo Horizonte: editora da UFMG. 20 edição. 437p., 26cm. ISBN Paiva, J.B.D.de.; PAIVA,E.M.C.D. (ORGANIZADORES). Hidrologia Aplicada à Gestão de Pequenas Bacias Hidrográficas. Porto Alegre: ABRH, p., 23 cm. Tucci., et al., Hidrologia Ciência e Aplicação, ABRH, V.4, 2 ed. Porto Alegre, p. Villela,S,M.,Mattos, A., Hidrologia Aplicada, McGraw-Hill do Brasil, São Paulo, 1975, 245p. Juiz de Fora, 25 de outubro de Prof. Dr. Luiz Evaristo Dias de Paiva Engenheiro Civil CREA / D Mestre em Recursos Hídricos pela UNICAMP Doutor em Recursos Hídricos pela UNICAMP Prof. Dr. Cézar Henrique Barra Rocha Engenheiro Civil CREA /D Mestre em Engenharia de Transportes pela USP Doutor em Geografia pela UFRJ 23