Sistemas de Alertas a Inundações em Áreas Urbanas

Transcrição

1 ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária Água em Ambientes Urbanos PHD 2537 Sistemas de Alertas a Inundações em Áreas Urbanas Alunos N USP Cléber de Oliveira Moita Thaís Lima Zacharias São Paulo, novembro de 2008

2 Índice 1. Resumo Sistemas de Alertas a Inundações em Áreas Urbanas SAISP Histórico O Radar Meteorológico Localização Importância do Radar Bibliografia Sites acessados... 12

3 1. Resumo O presente texto apresenta de forma resumida o histórico e motivos da instalação do SAISP, assim como seu funcionamento e sua importância, com o objetivo de esclarecer sobre este instrumento de monitoramento remoto pluvial. A precipitação pluvial é uma das variáveis meteorológicas mais importantes para os estudos climatológicos, isso se deve às conseqüências que estas podem ocasionar, quando ocorridas de forma excessiva e em larga escala (precipitação de elevada intensidade), causando diversos danos para os setores econômico e social (tais como agricultura, transporte, abastecimento de água e energia elétrica, etc.) e episódios relacionados a impactos ambientais em diversas escalas como enchentes, inundações, assoreamento de cursos d água, dentre outros (PEREIRA, 2007). 2. Sistemas de Alertas a Inundações em Áreas Urbanas De acordo com a ANA Agência Nacional de Águas o Sistema de Alerta é uma medida não-estrutural adotada na minimização de prejuízos causados por cheias nas bacias hidrográficas. O objetivo é prever, com relativa precisão, eventos de chuva ou aumento do nível de águas de um rio, para avisar às populações, com antecedência, que desocupem áreas sujeitas a inundações. Em geral, nos casos mais extremos, a defesa civil é acionada e começa a funcionar o seu Plano de Emergência. Ações como circular com veículos de som pela cidade, avisando à população que é preciso evacuar áreas de risco, colocar caminhões à disposição para retirada de móveis e objetos de valor, encaminhar pessoas para abrigos seguros, recolher alimentos e agasalhos são típicas de uma situação de emergência. O enfoque especial é conferido ao sistema de alerta contra enchentes que está em operação atualmente na região metropolitana de São Paulo que é de propriedade do DAEE- Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo operado pela FCTH- Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica de São Paulo em parceria com SAISP- Sistema de Alerta a Inundação de São Paulo.

4 2.1. SAISP De acordo com Barros (1999), o SAISP foi desenvolvido para dar suporte às entidades e empresas envolvidas com operações diversas ligadas às chuvas e/ou cheias. Basicamente são empresas que operam reservatórios e outras obras hidráulicas, entidades de defesa civil que trabalham no atendimento da população, empresas de controle de tráfego (veículos, aviões, etc.). Além disso, o SAISP fornece dados para órgãos de imprensa, que preparam boletins para a população em geral (BARROS, 1999). Entidades como o DAEE, o CEDEC Coordenadoria de Defesa Civil do Estado, o COMDEC - São Paulo (Comissão Municipal de Defesa Civil do Município de São Paulo), o CET Companhia de Engenharia de Tráfego de São Paulo, a SABESP e algumas empresas de comunicação estão integrados no SAISP. A Figura 1 apresenta um resumo do fluxo de informações do SAISP. Nela fica fácil visualizar como os dados coletados pelas redes telemétricas e radar são enviados, em tempo real, para o Centro Tecnológico de Hidráulica e Recursos Hídricos CTH do DAEE, via satélite e via telefone (linhas privadas). No CTH está instalado o Centro de Operações do SAISP. As informações são processadas no CTH e enviadas aos usuários, conectados por computadores (BARROS, 1999).

5 Radar Meteorológico dados de chuva Redes telemétricas Dados de chuva e nível em rios e reservatórios Escritório Central CTH DAEE (produtos / previsões) Rede de computadores Usuários Figura 1: Fluxo de Informações do SAISP. Fonte: DAEE 2.2. Histórico De acordo com Barros (1999), a região leste do Estado de São Paulo é uma das mais importantes áreas do Brasil, onde se localiza boa parte da população e da economia paulistana. É nela que está a Região Metropolitana de São Paulo - RMSP, a Baixada Santista, o Vale do Paraíba, etc. Além disso, é na região leste que se encontram algumas das bacias hidrográficas mais críticas do estado, com destaque para as Bacias do Alto Tietê, do rio Cubatão e do rio Paraíba do Sul. Dentre os inúmeros problemas de recursos hídricos nessas bacias, merecem destaque os relativos à drenagem urbana. A maioria das cidades nessa região enfrenta sérios problemas de inundação, principalmente nos meses de verão, quando ocorrem as chuvas convectivas. A cheia que ocorreu em 1976, na Bacia do Rio Guarapiranga em São Paulo, colocando em risco a população da cidade, demonstrou a importância do monitoramento hidrológico imediato (em tempo real). Nessa época o DAEE começou a desenvolver, de forma pioneira no Brasil, a telemetria hidrológica. A partir desse período a rede telemétrica de monitoramento hidrológico

6 do DAEE cresceu e hoje cobre várias bacias da região leste do estado, além da bacia do rio Ribeira de Iguape na região sul (BARROS, 1999). A aquisição e a instalação do Radar Meteorológico de São Paulo, adquirido pelo convênio DAEE FAPESP (Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo) em 1989 foi particularmente importante, ressalta Barros (1999). O Radar, que opera na Barragem de Ponte Nova do DAEE, juntamente com as redes telemétricas, monitoram em tempo real várias bacias da região leste do estado. Esses dados possibilitam operar o SAISP. Foto do Radar Meteorológico. Fonte: site do DAEE A primeira rede instalada possuía cinco postos, cobrindo pontos críticos da cidade de São Paulo, diz Barros (1999). Esta rede cresceu e opera hoje com 28 postos de chuva (13 fluviométricos e 15 pluviométricos). A Figura 2 apresenta a rede fluviográfica existente.

7 Fonte: O Radar Meteorológico Um radar meteorológico é um tipo de radar usado na localização de precipitação, no cálculo de seu movimento, na estimativa de seu tipo (chuva, neve, granizo, etc.) e na previsão de sua intensidade e posição futura (Wikipédia). De acordo com o site do SAISP, o princípio de funcionamento do radar meteorológico é análogo ao sistema de navegação de um morcego. O morcego emite sons de alta freqüência que ao serem interceptados por obstáculos retornam ao ouvido do morcego. Quanto mais rápido o som retornar, mais perto estará o obstáculo e quanto mais distante este estiver, mais demorado será o retorno. Desta forma, o morcego é capaz de avaliar a distância ao obstáculo e se desviar do mesmo antes da colisão. No radar meteorológico são empregadas, ao invés de som, ondas eletromagnéticas de alta energia para se alcançar grandes distâncias. As ondas eletromagnéticas ao passarem por uma nuvem causam em cada gota uma ressonância na freqüência da onda incidente, de modo que cada gota produz ondas eletromagnéticas, irradiando em todas as direções. Parte desta energia gerada pelo volume total de gotas iluminado pelo feixe de onda do radar volta ao prato do radar e sabendo-se o momento em que o feixe de onda foi emitido pelo radar e quanto tempo depois o

8 sinal retornou, determina-se a distância do alvo ao radar. A intensidade do sinal de retorno está ligada ao tamanho e distribuição das gotas no volume iluminado pelo radar (SAISP). Além disso, sabe-se qual é a elevação da antena e o azimute correspondente. Deste modo, pode-se determinar com precisão a região do espaço onde está chovendo. Para uma mesma elevação e azimute são transmitidos cerca de 200 pulsos de alta energia e, assim sendo, a mesma região do espaço é amostrada 200 vezes. Em seguida é feita uma média do sinal de retorno. Este processo é bastante rápido já que as ondas eletromagnéticas viajam à velocidade da luz ( km/s). A duração de cada pulso determina a resolução dos dados de radar. O valor médio desta resolução, para diferentes radares, é da ordem de 500 metros (SAISP). De acordo com o site do SAISP, o radar não mede diretamente chuva. O radar recebe um determinado nível de retorno dos alvos de chuva denominado refletividade. Esta refletividade possui uma relação física com o espectro de gotas observado, assim pode-se determinar a partir deste espectro uma relação entre a refletividade do radar e a taxa de precipitação correspondente. Esta relação é conhecida como relação ZR. Para a maioria dos radares meteorológicos o limite inferior da taxa de precipitação é de 1mm/h, a uma distância de 190 km. Uma característica importante dos radares meteorológicos modernos é o software para tratamento do grande volume de dados de refletividade gerados. Esse software permite ter-se em tempo real o mapa de chuva a um nível de altura constante, denominado CAPPI, do inglês Constant Altitude Plan Position Indicator. Os dados de chuva na área do radar são interpolados num nível de altura constante entre 1,5 a 18,0 km de altura, numa área de 360x360 km, com uma resolução de 2x2 km. Esta resolução espacial equivale a ter-se postos pluviográficos numa área de km 2 aproximadamente (SAISP). A partir de dois CAPPI s distintos, separados por um intervalo de tempo variável entre 20 e 50 minutos, determina-se através de uma correlação espacial entre as taxas de precipitação observadas a velocidade do sistema. De posse da velocidade e da direção de deslocamento da chuva é possível extrapolar os campos de precipitação, no tempo e no espaço e, desta forma, obter a previsão para até 3 horas a frente da chegada do sistema, numa determinada área. A qualidade dos dados do radar meteorológico é investigada constantemente, pois o equipamento é sensível e pode ser descalibrado por diversos fatores. Nesse sentido é importante manter telepluviômetros para aferição da relação ZR.

9 2.4. Localização A barragem de Ponte Nova, localizada no município de Biritiba Mirim, Estado de São Paulo, foi o local escolhido para a instalação do radar de São Paulo, desde 1989 (ver Figura 2). Estudos comparativos avaliaram duas áreas possíveis para a implantação: Morro do Anemógrafo e Marco Gegran. Foram realizados levantamentos para avaliar as interferências existentes nos dois casos. Em função deste estudo, concluiu-se pelo local mais apropriado para a implantação do radar: o Marco Gegran, o radar foi instalado nas seguintes coordenadas: latitude: longitude : altitude: 916 metros (DATUM IGG) A torre do radar é metálica, e possui 9 metros de altura. Ela suporta a antena do radar banda S (comprimento de onda alpha = 10 cm) (SAISP). De acordo com as informações contidas no site do SAISP, o local onde está instalado o radar é sujeito a grandes descargas atmosféricas, que provocaram, durante a fase de operação experimental, várias avarias nos equipamentos de operação do radar. Para solucionar esse problema, foi projetada pelo Departamento de Engenharia Elétrica da Escola Politécnica da USP uma gaiola de Faraday. Esta gaiola, construída em 1989, abrange as salas do radar e de operação do sistema. É composta por uma tela blindada e as aberturas são isoladas por portas de aço. As entradas e saídas elétricas, telefônicas e fiação de controle da antena são protegidas por centelhadores e pára-raios de linha, que estão eficientemente aterrados. Para a proteção do prédio e o anexo onde se encontra o sistema de "no-break" foi projetada e executada uma pseudo-gaiola de Faraday. Com essas providências, os danos foram reduzidos ao mínimo e a operação e eficiência do sistema foram aumentadas com a redução significativa de manutenção dos equipamentos.

10 Figura 3: Localização do Radar Meteorológico. Fonte: SAISP 2.5. Importância do Radar O Radar Meteorológico do DAEE, instalado junto ao reservatório de Ponte Nova é operado pelo CTH, como já foi mencionado anteriormente, e é um dos principais instrumentos do sistema de alerta de inundações na Região Metropolitana de São Paulo. Fabricado pela Universidade MacGill, do Canadá, a um custo de 500 mil dólares, o Radar Meteorológico é um equipamento bastante sofisticado. Acoplado a três centrais de processamento de dados, ele faz o sensoriamento remoto de chuvas num raio de 240 quilômetros, o que inclui a região leste do Estado, sul de Minas Gerais e Rio de Janeiro (DAEE). De acordo com o site do DAEE, a cada varredura de 360 graus, realizada em cinco minutos, o Radar Meteorológico de Ponte Nova fornece três informações básicas: onde está chovendo, a intensidade da precipitação e o sentido e deslocamento das massas de nuvens. Decodificadas, estas informações permitem elaborar previsões de chuvas e de vazões em rios, com até três horas de antecedência. No caso de previsões que configurem casos de enchentes, as informações são imediatamente liberadas para vários órgãos de defesa civil, bombeiros, gerenciamento de tráfego e veículos de imprensa. No período de grandes chuvas, o DAEE coloca em operação sua Central de Controle de Dados de Chuvas, que permite melhor desempenhar seu papel de controle das inundações na

11 cidade de São Paulo. Dotada de computadores ligados à Internet, fax, mapas e linhas telefônicas diretas, a Central recebe, em tempo real: informações do Radar Meteorológico de Ponte Nova; informações da Rede Telemétrica de monitoramento do nível dos principais rios da cidade de São Paulo; imagens de satélites meteorológicos; previsões meteorológicas produzidas pelo Instituto Nacional de Estudos Meteorológicos (INEMET), Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CEPETEC) e Centro de Ensino e Pesquisas em Agricultura (CEPAGRI). A Central do DAEE faz parte da Rede Integrada de Emergência do Governo do Estado, que engloba também: Coordenadoria Estadual de Defesa Civil, Coordenadoria Municipal de Defesa Civil, Centro de Operações da Polícia Militar, Comando do Corpo de Bombeiros, Comando do Policiamento Rodoviário, Grupamento de Rádio Patrulha Aérea, Companhia de Engenharia de Tráfego, SABESP, CETESB, Eletropaulo, CESP e Comgás. 3. Bibliografia BARROS, Mario Thadeu Leme. Sistema de Alerta a Inundações da Região Leste do Estado de São Paulo. REVISTA ÁGUA e ENERGIA - Abril/1999 DEPARTAMENTO de ÁGUA e ENERGIA ELÉTRICA SECRETARIA de SANEAMENTO e ENERGIA. Disponível em < Acesso em 7 de novembro de 2008 PEREIRA, Liliana de Oliveira. Monitoramento Pluvial: a importância do Radar Meteorológico e a utilização de seus produtos pelo SAISP- Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo. Trabalho de Graduação Individual em Geografia apresentado ao Departamento de Geografia da Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da Universidade de São Paulo SAISP - Sistema de Alerta a Inundação de São Paulo. Disponível em < Acesso em 7 de novembro de 2008

12 4. Sites acessados Acesso em 7 de novembro de Acesso em 8 de novembro de Acesso em 7 de novembro de Acesso em 7 de novembro de Acesso em 7 de novembro de Acesso em 8 de novembro de Acesso em 8 de novembro de 2008