VULNERABILIDADES SÓCIO ECONÔMICAS

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1 3 VULNERABILIDADES SÓCIO ECONÔMICAS VULNERABILIDADES DA INFRAESTRUTURA DE DRENAGEM URBANA E OS EFEITOS DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS NA REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO O SANEAMENTO AMBIENTAL FRENTE AOS CENÁRIOS DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS: A APLICAÇÃO DO ESTADO DO CONHECIMENTO SOBRE A REALIDADE DA REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS: CONSIDERAÇÕES SOBRE A SITUAÇÃO DA REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO FACE ÀS MUDANÇAS CLIMÁTICAS VULNERABILIDADES EM MATÉRIA DE SAÚDE PÚBLICA NA REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO NA PERSPECTIVA DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS

2 VULNERABILIDADES DA INFRAESTRUTURA DE DRENAGEM URBANA E OS EFEITSO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS NA REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO Marcelo Gomes Miguez, Lázaro Costa Fernandes, José Paulo Soares de Azevedo e Luiz Paulo Canedo de Magalhães Escola Politécnica Universidade Federal do Rio de Janeiro Introdução O crescimento das cidades em países em desenvolvimento muitas vezes ocorre sem planejamento e controle, dando origem a uma expansão urbana a partir do centro de forma desorganizada. Os governos municipais podem não acompanhar tal movimentação de população com o provimento da infraestrutura necessária, acarretando problemas nos novos loteamentos e degradação do ambiente urbano. De uma forma geral, esta ocupação e uso do solo levam à proliferação de doenças; falta de infraestrutura de transportes públicos; abastecimento d água deficiente; drenagem urbana incapaz de controlar cheias; esgotamento sanitário e limpeza pública precários. Dentro deste quadro, esse estudo focalizará, em particular, a questão da drenagem urbana e suas inter relações com o espaço urbano. As enchentes são fenômenos de origem natural e de alta relevância ambiental. Grandes civilizações se desenvolveram as margens de rios, aproveitando a água para abastecimento, condução de rejeitos, defesa natural, fertilização de campos e transportes. Todavia, a ocupação urbana modifica as parcelas do ciclo hidrológico e essa ação se faz sentir tanto mais quanto maior for a própria cidade. A urbanização interfere neste processo natural, na medida em que provoca o seu agravamento e que sua ocorrência passa a constituir um risco para a própria população que ocupa a cidade, para suas benfeitorias e atividades econômicas. As inundações em áreas urbanas consistem em um dos mais comuns, graves e onerosos problemas com que as cidades precisam lidar. Observando os registros de perdas econômicas decorrentes de inundações e outras catástrofes climáticas ao longo das últimas décadas, nota se claramente uma tendência de aumento dos prejuízos associados a tais fenômenos. De uma forma simples, pode se dizer que a origem das cheias está relacionada com as chuvas intensas. Quando a chuva atinge a superfície, uma parcela desta precipitação fica retida na copa vegetal e em depressões do terreno; parte se evapora ou infiltra no solo, e; o volume d água restante escoa sobre o terreno e em canais, fluindo em direção a áreas mais baixas e, em última instância, ao mar. A urbanização impacta este processo através de diversas formas, conforme ilustra a tabela 1, que resume as causas e efeitos do desenvolvimento de uma cidade. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 125

3 Tabela 1: Impactos da Urbanização sobre as Inundações Causas Efeitos Remoção da vegetação nativa Aumento do escoamento superficial, pela menor retenção na copa de árvores e na vegetação, e aumento das vazões máximas; aumento da velocidade do escoamento que encontra menos obstáculos no caminho; aumento da vulnerabilidade do terreno aos processos erosivos, propiciando o assoreamento de canais e galerias, o que reduz a capacidade de descarga destes. Aumento do grau de impermeabilização do terreno Aumento do escoamento superficial, pela redução da infiltração, e aumento das vazões máximas, diminuição de retenções superficiais, pela diminuição das irregularidades superficiais, o que propicia menos possibilidades de armazenamento, e aumento da velocidade de escoamento superficial. Implantação de rede de drenagem artificial Aumento significativo da velocidade do escoamento e dos picos de vazões de cheia. Ocupação de áreas ribeirinhas Subtração do espaço natural de espalhamento das cheias; população exposta a inundações periódicas em áreas naturalmente alagáveis, ampliação das áreas alagáveis, com a incorporação de áreas originalmente não sujeitas ao processo natural de inundação, pela ocupação de espaço nas várzeas. Lançamentos de Resíduos Sólidos e Esgotos Sanitários Degradação da qualidade de água; doenças de veiculação hídrica; obstrução de bocas de lobo e galerias; assoreamento de canais. Atualmente, uma nova preocupação quanto às inundações urbanas vem ganhando destaque: a possibilidade de agravamento deste fenômeno, em virtude de mudanças climáticas de escala global. A causa destas mudanças está associada ao aumento da emissão de gases estufa, principalmente de MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 126

4 dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4), observado desde a revolução industrial e, extremamente intensificada ao longo do século XX. Este processo vem provocando o aumento da temperatura média na atmosfera e na superfície dos oceanos. Apesar de ainda haver muita incerteza quanto às consequências do aquecimento global, existe um consenso entre os cientistas que haverá elevação do nível do mar, bem como mais ocorrência de fenômenos extremos, tais como grandes tempestades e secas. Os fenômenos extremos poderão se tornar cada vez mais imprevisíveis e severos, sobrecarregando os atuais sistemas de drenagem, uma vez que maiores precipitações aumentarão as vazões geradas pelo ambiente urbano impermeabilizado. Em cidades costeiras, a elevação do nível médio do mar reflete se diretamente em uma restrição para a descarga do sistema de drenagem. Segundo o quarto relatório do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007), o sistema climático poderá evoluir para: uma temperatura média maior em relação ao clima presente; precipitações mais intensas, apesar da redução de precipitação em muitos lugares do globo, e; elevação do nível do mar, devido principalmente a derretimentos das geleiras e expansão das águas oceânicas. Por conta das incertezas, não há unanimidade quanto aos cenários futuros, nem mesmo entre os cientistas. Alguns consideram que nossa atmosfera pode não estar aquecendo, mas sim esfriando. Outros cientistas discutem se há realmente uma mudança do clima, ou se algum efeito cíclico não mapeado está ocorrendo. Assim, a questão ainda não está definida e tornam se necessários mais estudos para avaliar qual a real situação no tocante ao futuro do clima no planeta. Porém, as perspectivas de mudança climática, ainda que não confirmadas, atuam no mesmo sentido de agravamento das inundações urbanas que o próprio processo de urbanização. Nesse contexto, a discussão acerca dos efeitos possíveis de mudanças climáticas sobre o sistema de drenagem urbana auxilia na preparação das grandes cidades para enfrentar os desafios futuros. Neste texto, adotaremos a linha do IPCC, considerando as precipitações máximas futuras como mais intensas e o nível do mar mais elevado. Neste cenário, os governos municipais necessitam adequar o sistema de drenagem urbana para prevenir possíveis agravamentos de enchentes. O objetivo deste estudo é apresentar um diagnóstico das inundações urbanas no Município do Rio de Janeiro, mostrando alguns estudos de caso, e desenvolver um prognóstico baseado em cenários de elevação de nível do mar e aumento da intensidade de precipitações extremas, reunidos na Tabela 2. As avaliações realizadas neste estudo serão suportadas por ferramentas de modelagem matemática, com destaque para o uso do MODCEL (Miguez, 2001), um modelo hidrodinâmico capaz de realizar a MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 127

5 transformação de chuva em vazão e integrar toda a bacia hidrográfica, levando em conta elementos naturais, combinados com outros elementos da paisagem urbana. Tabela 2: Cenários simulados CENÁRIO PRECIPITAÇÃO MÁXIMA ALTURA DO NÍVEL DO MAR C ATUAL ATUAL F1 +10% ATUAL F2 +10% +0,5 m F3 +10% +1,0 m F4 +10% +1,5 m O cenário C é o cenário de comparação, para controle das consequências futuras: o modelo será rodado com as condições de precipitação máxima e maré, na situação atual, sem levar em consideração mudanças do clima. O cenário F1 supõe que haverá um aumento de 10% nas precipitações intensas, mas, sem elevação no nível do mar. Os cenários F2 a F5 levam em conta os dois fenômenos, sendo o último cenário o mais crítico para a drenagem da bacia. Estes valores são adotados como referência para esta publicação, levando em conta as tendências mais recentes e a padronização dos mesmos para as discussões desenvolvidas no âmbito mais geral do projeto Megacidades. Considerando a extensão da área do município e a complexidade de análise dos problemas de drenagem urbana, para os quais não existe uma solução padrão a ser recomendada, torna se necessária a análise caso a caso para a proposição de medidas estruturais e não estruturais recomendáveis para um dado sistema. É verdade que recomendações genéricas podem (e devem) ser seguidas, mas as soluções de projeto mudam de bacia para bacia, pela combinação dos efeitos do escoamento no espaço e no tempo. Pode se, por exemplo, trabalhar com medidas de armazenagem e infiltração, em um contexto de resgate do comportamento hidrológico original, e de canalização, conforme abordagem tradicional de projeto. Porém, no caso dos reservatórios, por exemplo, a definição do volume, dos dispositivos de descarga e da localização desses reservatórios, no contexto de um projeto de controle de cheias, depende de cada bacia em estudo. Neste texto, a bacia do rio MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 128

6 Acari, bem como a bacia do rio Joana foram selecionadas para a realização de um estudo mais detalhado, visando avaliar os impactos decorrentes dos cenários da Tabela 2 sobre as enchentes da região, de acordo com o enfoque proposto. Breve histórico de desenvolvimento urbano do rio de janeiro diagnóstico preliminar da situação de cheias nas suas bacias A maior parte da ocupação urbana da cidade do Rio de Janeiro se concentra em planícies litorâneas situadas entre o mar e a montanha. Esta configuração de relevo dá origem a uma enorme quantidade de micro e pequenas bacias hidrográficas, sujeitas a enchentes provocadas principalmente por chuvas convectivas (tempestades). Os efeitos orográficos, presentes na bacia tendem a agravar estas precipitações intensas, com forte influência próximo às encostas. O processo de urbanização da cidade do Rio de Janeiro alterou de forma significativa a paisagem original desta região. O município do Rio de Janeiro conta atualmente com mais de 6,3 milhões de habitantes (Censo demográfico, IBGE 2010). Com o passar do tempo, áreas alagadiças foram dessecadas, lagoas e áreas das baías de Guanabara e Sepetiba foram aterradas e ocorreu um aumento significativo do grau de impermeabilização. Acerca de tais mudanças, Leopold (1965) mostra que a vazão de pico de cheia numa bacia urbanizada pode chegar a ser seis vezes maior do que o pico nesta mesma bacia em condições naturais. A Figura 1 ilustra algumas das alterações ocorridas na região do centro da cidade e imediações entre 1567 e 1906, podendo destacar como fato mais marcante o aterro do Saco de São Diogo, que deu origem ao Canal do Mangue. Figura 1: Modificações da paisagem da região central da Cidade do Rio de Janeiro entre 1567 e 1906 (adaptado de Escola de Engenharia, 1998). O processo histórico de desenvolvimento da cidade pode ser identificado como o primeiro fator agravante das cheias na região, ao permitir a ocupação de áreas marginais aos cursos d água e também daquelas situadas em cotas topográficas muito baixas. Os primeiros esforços de urbanização da cidade passaram pelo dessecamento de várias áreas de charcos e baixadas. O ciclo hidrológico MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 129

7 nessas bacias foi significativamente alterado, prejudicando sensivelmente a própria população. A urbanização, tanto a formal quanto a informal, agravou o processo de formação das cheias, que, por sua vez, afetaram mais fortemente as próprias áreas urbanizadas, fechando um ciclo que se realimenta até hoje, com efeitos negativos. As construções e os arruamentos aumentaram a impermeabilização e, consequentemente, o escoamento superficial, muitas vezes sem respeitarem as faixas marginais da calha fluvial. A ocupação da planície de inundação dos rios por edificações agravou alagamentos e fez com que as mesmas sofressem grandes prejuízos, quando da ocorrência de precipitações mais intensas. Picos maiores e mais rápidos de cheias passaram a ocorrer, de forma generalizada, nas áreas mais baixas da cidade. O processo de urbanização da cidade do Rio de Janeiro também não foi capaz de prevenir a ocupação de suas encostas. Atualmente, uma considerável área das encostas cariocas encontra se ocupada por comunidades carentes e/ou vegetação rasteira, em substituição à mata atlântica que ocupava a maior parte desta área no passado. Com isso, a precipitação que hoje cai sobre as comunidades desce como enxurrada e acumula se nas áreas mais baixas da cidade, que sofrem duramente com esta nova configuração do uso e ocupação dos solos das encostas. A construção de redes de drenagem pluvial e retificações dos rios, intervenções amplamente adotadas como solução tradicional para drenagem, também contribui para o agravamento das inundações das áreas mais baixas, pois transfere os alagamentos de montante (rio acima) para jusante (rio abaixo). As práticas mais atuais adotadas no controle de cheias, porém, tendem a tentar retardar ou reduzir os escoamentos gerados na bacia através de medidas de armazenamento e infiltração. O acúmulo de resíduos sólidos no rio, além do lançamento de esgotos sanitários sem tratamento, também contribui para o agravamento das cheias pois provoca o assoreamento das canalizações e a obstrução dos elementos hidráulicos que fazem parte do sistema de drenagem. Esses fatores se destacam em processos de urbanização descontrolada e são responsáveis por uma deterioração ambiental que se reflete diretamente na qualidade da água do rio, provocando a contaminação da população local com doenças de veiculação hídrica. A presença de singularidades, tais como vigas e pilares de pontes, constituem outro fator agravante das cheias que ocorrem no Município do Rio de Janeiro. Em determinadas áreas, muros de concreto funcionam como diques, criando uma obstrução ao escoamento das cheias, provocando o alagamento de áreas no seu entorno e gerando remanso. Galerias irregulares, contrações de seção, pontes baixas e dutos atravessando os rios são outros exemplos de singularidades frequentes. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 130

8 Drenagem urbana e prognóstico de cheias Os sistemas de drenagem urbana englobam dois subsistemas principais: a microdrenagem, composta pelos pavimentos das ruas, sarjetas, bocas de lobo, galerias de águas pluviais e canais de pequenas dimensões; e a macrodrenagem, constituída por canais de maiores dimensões, que recebem as contribuições da microdrenagem e as lançam no corpo receptor. A microdrenagem responde pela captação inicial, de caráter local e distribuído, enquanto a macrodrenagem funciona como elemento concentrador e principal condutor dos escoamentos na bacia. Além da microdrenagem e da macrodenagem, outras estruturas também fazem parte do sistema de drenagem. Entre estas estão reservatórios de amortecimento, diques de proteção e estações de bombeamento. Todo este conjunto é projetado para trabalhar de forma integrada, captando, conduzindo, eventualmente armazenando de forma temporária e descarregando os escoamentos gerados em uma área urbana. As cheias urbanas estão diretamente associadas à falha destes subsistemas, seja por erro de concepção, por falta de manutenção, por obsolescência ou pelo crescimento urbano desordenado. Além dos problemas mencionados, atualmente a questão das mudanças climáticas pode contribuir com possíveis falhas no sistema, seja com o agravamento dos eventos de chuva intensa, seja com a restrição imposta pela maré no exutório da bacia. O aumento da intensidade das chuvas extremas leva a uma demanda direta por maiores dimensões da rede de drenagem. O aumento do nível do mar, por sua vez, gera uma restrição de descarga na foz, afetando a capacidade de escoamento e fazendo o sistema de drenagem perder eficiência. Essas possibilidades combinadas trazem uma conotação ainda mais crítica para o problema, uma vez que geram um maior volume a ser escoado por um sistema com menor capacidade de descarga. Nessa situação, os efeitos gerados pela nova configuração dos eventos hidrológicos para o futuro podem alterar fortemente a abrangência espacial de alagamentos, fazendo os chegar a locais antes não alagáveis, aumentando cotas de alagamento e tempos de permanência, tornando a população mais vulnerável e aumentando os prejuízos materiais e perdas de vidas. A seguir, são apresentados prognósticos elaborados para as bacias do rio Acari e Joana, localizados na zona norte do Município do Rio de Janeiro. Tais bacias foram selecionadas, basicamente, por dois fatores: são áreas fortemente urbanizadas e sujeitas a alagamentos importantes na cidade do Rio de Janeiro e dispõem de uma base de modelagem computacional já desenvolvida, no âmbito de estudos específicos contratados anteriormente pela Subsecretaria de Águas Municipais do Rio de Janeiro. A modelagem matemática representa uma importante ferramenta no contexto da gestão de sistemas de drenagem e avaliação de riscos de cheias. Modelos matemáticos são capazes de auxiliar MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 131

9 na confecção de projetos integrados de controle de enchentes, na avaliação do funcionamento sistêmico de intervenções em arranjos complementares, na caracterização de níveis de alagamento, áreas de influência e tempos de permanência de cheias, informações estas fundamentais para avaliação das perdas provocadas pelos alagamentos. A modelagem desenvolvida para a caracterização do comportamento das cheias na região de interesse foi elaborada considerando as seguintes premissas e particularidades: O uso dos modelos MODCEL (Miguez, 2001; Mascarenhas & Miguez, 2005), uma robusta ferramenta de modelagem hidráulica hidrológica utilizada para a análise do comportamento da bacia e de intervenções de controle de cheias que permite mapear manchas de inundação para toda a região modelada, e o Sistema HIDRO FLU (Magalhães et al., 2005), um sistema que integra e automatiza uma série de estudos hidrológicos aplicáveis a bacias de pequeno e médio porte, e; Precipitação com duração de 12 horas para a bacia do rio Acari e duração de 6 horas para a bacia do rio Joana, tempo de recorrência de 20 anos para as áreas internas ao modelo, e de 10 anos nas áreas pertencentes às condições de contorno representantes das bacias adjacentes, em ambas as bacias. Tais condições foram representadas por hidrogramas dos rios contribuintes (externos ao domínio de modelagem), além da maré, aplicada como cotagrama na célula que representa a Baía de Guanabara; Prognóstico para a Bacia do Rio Acari A bacia do rio Acari possui uma área de drenagem de cerca de 107km², sendo composta por diversos bairros densamente povoados do Município do Rio de Janeiro, dentre eles Jardim América, Acari, Parque Colúmbia, Coelho Neto, Barros Filho e Pavuna. A região apresenta uma grande quantidade de pessoas carentes, bem como serviços de saneamento ambiental inadequados ou ineficientes, com diversas áreas de urbanização irregular. O rio Acari se encontra com o rio Pavuna para formar o rio São João de Meriti, que deságua na Baía de Guanabara. Importantes vias de tráfego atravessam a bacia, como, por exemplo, as avenidas Brasil e Martin Luther King; a rodovia Presidente Dutra e a linha Vermelha. Durante a ocorrência de grandes tempestades, observam se lâminas de alagamento variando entre 0,20m e 2,0m. A Figura 2 mostra uma visão geral da bacia. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 132

10 Figura 2: Bacia do rio Acari (Fonte: Google Maps, 2010). Utilizando o MODCEL para simular as lâminas de alagamento na bacia, para os 5 cenários avaliados, têm se os resultados ilustrados nas Figuras 3 a 7. Figura 3: Lâminas de alagamento para a bacia do rio Acari para o cenário C. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 133

11 Figura 4: Lâminas de alagamento para a bacia do rio Acari para o cenário F1. Figura 5: Lâminas de alagamento para a bacia do rio Acari para o cenário F2. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 134

12 Figura 6: Lâminas de alagamento para a bacia do rio Acari para o cenário F3. Figura 7: Lâminas de alagamento para a bacia do rio Acari para o cenário F4. Nas figuras 3 a 7, as diversas lâminas de alagamento são representadas em tons de cinza, conforme a legenda. Atualmente já existem pontos críticos de alagamento na bacia. No bairro Acari, a margem esquerda do rio apresenta alturas de alagamento superiores a 0,75 m. Próximo à Avenida Brasil, na altura de Barros Filho e na comunidade Parque Bela Vista, a situação atual também é crítica. As alturas de alagamento são superiores a 1,00 m. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 135

13 Como pode ser visto nas Figuras 3 a 7, com os aumentos de precipitação e de nível do mar considerados nas simulações, a região da foz do rio e a margem direita na altura do bairro Acari seriam os locais mais afetados. Na foz do rio Acari, locais hoje com altura de alagamento até 0,15 m, podem passar a ter alagamento de até 1,50 m no pior caso (cenário F4). Já no bairro Acari, a margem direita, que já registra alturas da ordem de 0,30 m, aparece no cenário F4 com cotas de até 1,00 m. As mudanças do cenário F2 e F3 são pequenas em relação ao F1. Todavia, o mesmo não ocorre na mudança do cenário F3 para o F4, o que mostra a influência do nível médio do mar na sua pior configuração, provocando um aumento da área sujeita a alagamentos na bacia. Apesar do rio em questão não desaguar diretamente na Baia da Guanabara, o nível médio do mar, com 1,50 m acima do atual, cria uma grande restrição aos escoamentos e compromete fortemente o sistema de drenagem, favorecendo grandes extravasamentos da calha do rio. Prognóstico para a Bacia do Rio Joana A bacia do rio Joana possui uma área de drenagem de cerca de 11km², localizada na zona norte do município, assim como a bacia do rio Acari, mas difere da anterior por sua população de maior renda. Boa parte dos moradores da bacia é de classe média e reside nos bairros do Grajaú, Andaraí, Vila Isabel, Tijuca e Maracanã. A bacia é densamente urbanizada, atravessada por importantes vias de acesso a outras partes da cidade, notadamente ao centro do município e à região de Jacarepaguá. Próximo à sua foz, a rua São Francisco Xavier e as avenidas Radial Oeste e Maracanã são algumas das principais vias de escoamento do trânsito da zona norte para o centro e a zona sul. O rio Joana está totalmente canalizado, e segue boa parte de sua trajetória paralelo à rua Maxwell (indicada na Figura 8 pelo A ), seguindo em direção a Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) e o Maracanã. Na sequência, atravessa a Avenida Radial Oeste até confluir para o rio Maracanã e desaguar no Canal do Mangue, para, por fim, chegar à Baía de Guanabara. Faz parte, também, da bacia do Canal do Mangue, o rio Trapicheiro, que passa por baixo da Praça da Bandeira, um dos locais mais emblemáticos na cidade do Rio de Janeiro, em termos de alagamentos, por afetar seriamente a ligação viária entre as zonas sul, norte e o centro em eventos chuvosos mais severos. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 136

14 Figura 8: Bacia do rio Joana (Fonte: Google Maps, 2010). Os resultados do modelo MODCEL, em termos de lâminas de alagamento na bacia, para os cinco cenários avaliados são representados graficamente nas Figuras 9 a 13 utilizando escalas de tons de cinza. Figura 9: Lâminas de alagamento na bacia do rio Joana para o cenário C. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 137

15 Figura 10: Lâminas de alagamento na bacia do rio Joana para o cenário F1. Figura 11: Lâminas de alagamento na bacia do rio Joana para o cenário F2. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 138

16 Figura 12: Lâminas de alagamento na bacia do rio Joana para o cenário F3. Figura 13: Lâminas de alagamento na bacia do rio Joana para o cenário F4. No cenário C percebe se que a região do Andaraí e do Maracanã, próximo à foz, são os locais que apresentam maiores alagamentos, com valores superiores a 0,75 m. Pelos resultados obtidos com o uso do MODCEL, as lâminas de alagamento da bacia quase não se alteraram com as mudanças da precipitação e maré. Existem poucas diferenças quando se analisa progressivamente os cenários do C ao F5. De fato, é possível dizer que somente a precipitação fez alguma diferença. As mudanças de maré parecem não ter afetado o escoamento da bacia. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 139

17 Dois motivos podem explicar esta pequena alteração, mesmo com 1,50 m a mais no nível do mar: a distância da foz à Baia da Guanabara e a presença de grandes áreas alagadas junto à foz do rio, bem como da foz até o deságue na bacia, incluindo a região da Praça da Bandeira. Essas áreas funcionam (indesejavelmente) como reservatórios e permitem um grande armazenamento da água de chuva na forma de alagamentos. Analisando a cota de alagamento da Praça da Bandeira, obtida com o MODCEL (Figura 14), com as condições modeladas para o cenário C, observa se que o alagamento máximo é da ordem de 1,20 m. Todavia, com os cenários futuros, ocorre um acréscimo de até 0,50 m. Figura 14: lâminas de alagamento (em metros) da Praça da Bandeira para os cenários modelados. Ações mitigadoras recomendáveis A compreensão da maneira como a urbanização interfere nas cheias é muito importante para que a gestão de sistemas de drenagem e o controle das enchentes urbanas sejam feitos de forma adequada. Rotineiramente, o controle de cheias urbanas passa pela adoção de medidas estruturais e medidas não estruturais: As estruturais modificam a paisagem da bacia, introduzindo intervenções dentro e fora da rede de drenagem; as medidas não estruturais buscam estabelecer condições de convívio harmonioso com a ocorrência de enchentes. Nas localidades onde a urbanização é intensa e problemas de cheia já ocorrem, medidas estruturais são de extrema importância para minimizar os impactos de enchentes e permitir a reordenação dos escoamentos no tempo e no espaço. Essas medidas são mais eficazes para a reversão de problemas já instalados, mas não se pode deixa de planejar a médio e longo prazo, de modo a garantir condições de sustentação das soluções MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 140

18 estruturais propostas. Neste contexto, as medidas não estruturais desempenham um importante papel. Medidas não estruturais, por exemplo, podem estar associadas ao zoneamento de cheias, ao estabelecimento de limites de impermeabilização, à confecção de planos diretores de manejo de águas pluviais e a ações de educação ambiental. A questão da educação ambiental é muito importante, já que os moradores de bacias hidrográficas que sofrem cronicamente com eventos de cheia devem perceber como estão inseridos na problemática dos revezes hídricos que lhes atingem. Dessa forma, ações de conscientização podem reduzir vulnerabilidades e ensinar a população a proceder da forma adequada em face de tais situações, garantindo a evacuação no tempo certo, ou a preservação de bens, entre outras ações. A combinação de medidas estruturais e não estruturais, bem como a própria utilização de estruturas da paisagem urbana com funções hidráulicas em um contexto de planejamento integrado com o crescimento urbano, permite uma composição capaz de fazer frente à vulnerabilidade das cidades, de forma satisfatória, na questão do controle de cheias. Mesmo que não houvesse perspectivas de quaisquer mudanças climáticas, a incorporação de forma cada vez mais intensiva das medidas conjuntas estruturais e não estruturais cria possibilidades mais eficazes no enfrentamento e sustentação das soluções para os problemas das cheias urbanas. Dentro do conjunto de medidas estruturais, porém, existem dois grandes grupos de medidas, com objetivos e concepções distintas: a prática tradicional de drenagem, que visa medidas para aumentar a condutância das seções, destacando se a canalização; e a drenagem sustentável, que objetiva as medidas alternativas para resgatar a capacidade de armazenagem e infiltração da bacia, com atuações distribuídas no espaço. Trazem a opção de reservatórios e de medidas de infiltração. Ambos os conjuntos de medidas podem ser utilizados isoladamente ou combinados, dependendo da bacia em questão. No contexto da avaliação de uma proposta de controle de cheias, em presença da possibilidade de mudanças climáticas, porém, as medidas mais sustentáveis são mais apropriadas para fazer frente aos novos desafios. Uma vez que a proposição de medidas de reservação e de infiltração diminui a dependência do sistema de drenagem em relação às dimensões da rede e da capacidade de descarga no exutório, passa se a ter uma prevenção contra os efeitos de possíveis mudanças climáticas. Essas medidas distribuídas focam a causa do processo, ou seja, a própria geração de escoamentos, não atuando simplesmente nos escoamentos que já chegaram à rede principal de drenagem. O agravamento do problema de cheias em áreas de cotas muito baixas e próximas ao mar, porém, poderia levar à necessidade de implantação de medidas mais drásticas, eventualmente se chegando MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 141

19 à proposição de polders, para a proteção das áreas urbanizadas. Esta solução, de caráter corretivo tradicional, combinaria a utilização de diques, controlando a saída da rede de drenagem para o mar através de comportas, gerando a necessidade de grandes áreas de armazenamento temporário de volumes de água e agravando o risco de acidentes, pela possibilidade de ruptura de uma destas estruturas. Dentre as medidas não estruturais, por sua vez, recomenda se, como ação importante na minimização dos impactos advindos de uma cheia, a adoção de um sistema de alerta e um plano de contingência, no caso de eventos excepcionais. Planos de contingência deveriam ser gerados, também, no caso da necessidade de implantação de medidas extremas, como os polders citados anteriormente, para atender a situações de falha estrutural ou acidentes. Destaca se, contudo, neste leque de ações não estruturais, a necessidade de confecção de um plano diretor de drenagem urbana, considerando cenários futuros que abarquem o problema das mudanças climáticas, permitindo preparar a cidade para este problema e buscando soluções que visem harmonizar a interação com o meio ambiente de forma a racionalizar a ação do homem sobre a bacia urbana. A implantação de ações de educação ambiental, de forma mais intensiva, pode permitir que, em bacias hidrográficas onde o processo de urbanização ainda se inicia (como atuais fronteiras de expansão demográfica) haja uma redução da vulnerabilidade aos eventos hídricos extremos. Os moradores da bacia hidrográfica, estando cientes de seu papel nessa problemática, poderão se organizar para mitigar os efeitos adversos. Sugestão de trabalho futuros Os avanços nos estudos hidrológicos e hidráulicos frente às possíveis mudanças climáticas devem persistir e evoluir. É sabido que a modelagem climática começa a caminhar no sentido da geração de cenários mais regionais, a partir dos produtos dos modelos climáticos globais (GCMs). Modelos oceanográficos acoplados aos GCMs mostram informações úteis a respeito de projeções futuras do comportamento do nível do mar. Tal esforço deve ser acompanhado de perto pelos estudiosos de recursos hídricos e hidrologia urbana. Pesquisas com esforços conjuntos entre meteorologistas, oceanógrafos, engenheiros civis de recursos hídricos e urbanistas devem ser conduzidas com a finalidade de auxiliar aos gestores públicos com seus conhecimentos técnico científicos. Uma integração entre a modelagem meteorológica e hidrológica/hidráulica pode ser importante ferramenta de alerta para possíveis eventos hídricos que venham castigar a região metropolitana do Rio de Janeiro, minimizando danos materiais e perdas de vidas humanas. MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 142

20 Considerações finais O problema de cheias urbanas vem se tornando cada vez mais grave e esta situação está intimamente relacionada com o próprio processo de crescimento urbano. A possibilidade de ocorrência de mudanças climática introduz um elemento adicional complicador, que tende a agravar ainda mais a situação. O estudo aqui desenvolvido apresentou algumas simulações hidrológicas e hidrodinâmicas para cenários de mudanças climáticas em bacias hidrográficas da região metropolitana do Rio de Janeiro, com o objetivo de mostrar a criticidade do problema. Os cenários de simulação consideram um aumento da intensidade da precipitação, aliado a um aumento do nível médio dos mares. Dentre as bacias avaliadas, a bacia do rio Acari sofre substancialmente com tais condições, com redução de sua capacidade de descarga aliada ao maior volume de água entrando no sistema drenagem. A bacia do Rio Joana apresentou prognósticos significativamente piores que os atuais apenas para o aumento da intensidade da chuva. Analisando as consequências do processo de mudanças climáticas maiores volumes gerados por chuvas mais intensas que as atuais, aportando em um sistema com menor capacidade de descarga verifica se a necessidade de ações integradas e distribuídas na bacia, com o objetivo de controlar e minorar a geração de vazões, de modo a tentar aproximar condições de escoamento das naturais, atuando nas causas do problema e preparando a bacia para a sustentabilidade da solução. Uma combinação de medidas estruturais com não estruturais tende a ser positiva e de extrema importância. Além da preparação física da bacia, para fazer frente aos desafios futuros, através das medidas estruturais, as medidas não estruturais criam condições para um convívio harmônico com as cheias. Agredecimentos Um obrigado especial ao graduando de engenharia civil da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Raphael Barbosa dos Santos pelo valioso auxílio na confecção das figuras, além de sugestões e apontamentos que muito contribuíram com o desenvolvimento do presente capítulo. Referências bibliográficas Escola de Engenharia Proposta COPPETEC PP/6637A à Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro. Estudos e Projetos de Obras Civis e Prontas Atuações de Controle Sistêmico das Enchentes na Bacia Hidrográfica do Canal do Mangue. Rio de Janeiro, MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 143

21 Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, Censo demográfico 2010, acessado em Instituto Pereira Passos, Rio próximos 100 anos A cidade contra o aquecimento global, Rio de Janeiro, 203 pp., Intergovernmental Painel of Climate Change, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp., Leopold, L. B. Hydrology for Urban Land Planning. Geological Survey, USA., circular Magalhães, L. P. C., Magalhães, P. C., Mascarenhas, F. C. B., Miguez, M. G., Colonese, B. L., Bastos, E. T. Sistema Hidro Flu para Apoio a Projetos de Drenagem. In Anais do XVI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. ABRH, João Pessoa, Mascarenhas, F.C.B.; Miguez, M.G. Mathematical Modelling of Rural and Urban Floods: a hydraulic approach. In: Flood Risk Simulation. WIT PRESS, Gateshead Miguez, M.G. Modelo Matemático de Células de Escoamento para Bacias Urbanas. Tese de D.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, MEGACIDADES, VULNERABILIDADES E MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIÃO METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO 144