PLAN DIRETR DE DRENAGEM D MUNICÍPI DE SANT ANDRÉ Sebastião Ney Vaz Júnior (1) Engenheiro Sanitarista pela Universidade Federal de Mato Grosso - 1987. Mestrando em Recursos Hídricos pela UNICAMP. Assistente Técnico da Superintendência do SEMASA - Serviço Municipal de Saneamento Ambiental de Santo André. Norma Gebran Pereira Engenheira Civil pós-graduada em hidráulica e hidrologia com mais de 30 anos de experiência na elaboração de estudos e projetos e acompanhamento de obras no setor. Diretora da CPLAENGE Projetos de Engenharia Ltda. Silvia Maria Botacini Engenheira Civil pela Faculdade de Engenharia de Barretos, 1991. Especialização em Engenharia Ambiental pela Faculdade de Saúde Pública USP, 1983. Engenheira na área de saneamento e hidráulica da CPLAENGE - Projetos de Engenharia. Endereço (1) : Rua José Caballero, 143-6 o andar - Centro - Santo André - SP - Brasil - Tel: (011) 411-9601 - Fax: (011) 411-9600 - e-mail: sebastiaoney@semasa.com.br RESUM A proposta deste trabalho é a de mudança de conceito e de cultura, utilizando um planejamento adequado para estabelecer subsídios e critérios na elaboração de projetos hidráulicos, aprovação de novos loteamentos, aprovação de projetos de grandes empreendimentos na cidade, ajudando as áreas jurídicas, sociais, econômicas, administrativas, financeiras e institucionais, através das quais as ações de um plano de drenagem poderão ser viabilizadas. Este plano tem como diretriz a contenção das vazões de pico a montante das bacias, e a redução das inundações na cidade de Santo André, na sua gravidade e freqüência, ao longo do tempo. Para isso o plano fixa parâmetros de capacidade do curso d água, com o monitoramento efetivo de vazão das chuvas, bem como o aprimoramento dos métodos de cálculo e dimensionamento das obras e aperfeiçoamento do sistema de alerta, uma vez que as muitas das ações previstas serão de médio e longo prazo. Como resultado do trabalho teremos: dados de vazões em vários trechos dos córregos principais e a equação de chuva para cidade de Santo André, possibilitando metodologias de cálculo mais confiáveis; vazões máximas admissíveis nos córregos principais e respectivos freeboard (são as folgas, importantes para o dimensionamento de estruturas, como pontes por exemplo); estabelecimento de programas de ação para as bacias de retenção dos excedentes; avaliação e revisão de projetos em desenvolvimento e em implantação para o controle de inundações (estudos de restrição de vazões dos córregos afluentes ao sistema de drenagem principal) e; do ponto vista social, sanitário e ambiental. PALAVRAS-CHAVE: Plano Diretor, Drenagem, SEMASA. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3355
INTRDUÇÃ Plano Diretor de Drenagem (PDD) tem por objetivo fornecer às autoridades públicas e aos técnicos atuantes em áreas correlatas, uma ferramenta indispensável à tomada de decisões, cujo produto principal é um plano de ações hierarquizadas a partir da análise da relação custo-benefício das intervenções propostas. Trata-se portanto do planejamento global do sistema de drenagem da área urbana, sendo definidas etapas de atuação, que vão desde o estudo de ocupação físico-territorial da área de estudo, passando pelo conhecimento do sistema existente, estudos hidrológicos, hidráulica das canalizações, medidas mitigadoras, e finalizando com a proposição de benfeitorias ao sistema, caracterizadas em medidas de curto, médio e curto prazo. PDD de Santo André compõe-se das análises, estudos, diagnósticos e proposição de medidas, trabalhados de forma independente para as 33 bacias de drenagem inseridas na área urbana do município. Portanto, o presente trabalho visa, em uma primeira etapa, demonstrar a formatação geral do PDD para suas fases de estudo e, em uma segunda etapa, a apresentação específica dos resultados obtidos pelo mesmo para Santo André. PLAN DIRETR DE DRENAGEM (PDD) Plano Diretor de Drenagem abrange diversas atividades: a coleta de dados; levantamentos topográficos e cadastrais do sistema existente; diagnóstico da situação atual; simulações hidráulico-hidrológicas; a proposição de programas de intervenções estruturais e não-estruturais para o município, e; criação de sistemas de supervisão, controle e manutenção do sistema. Como metodologia, o plano divide-se em quatro etapas principais de trabalho, sendo: 1ª Etapa: Consolidação da Base de Dados Nesta etapa foram coletados e analisados os dados e informações de interesse aos estudos, assim como a realização de inspeções de campo com o objetivo de possibilitar um completo e detalhado conhecimento da área e dos problemas de drenagem a serem equacionados. s dados e informações levantados e coletados foram divididos em três categorias: 1. Dados Básicos: banco de dados cartográficos, contendo: informações topográficas e cadastrais do sistema em operação; dados hidrometeorológicos, geológicos e de recursos naturais; condição sócio-econômica, e ocupação físico-territorial da população na área em estudo; 2. Estudos e Projetos Existentes: estudos, planos e projetos de macrodrenagem e controle de enchentes no município; infra-eastrutura (água, esgoto, telefonia, eletricidade, etc.) e; sistema viário; 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3356
3. Dados e informações jurídico-institucionais: plano diretor de desenvolvimento do município; código de obras; dados sobre áreas e leis institucionais (municipais, estaduais e federais) dentro da área urbana (APA s, parques, reservas florestais, áreas de mananciais etc.). 2ª Etapa: Diagnóstico da Situação Atual diagnóstico forneceu um quadro geral do desempenho dos macrodrenos naturais e artificiais nas bacias, abrangendo, entre outras coisas: o mapeamento dos pontos críticos de inundação; a análise dos dados coletados; a verificação da abrangência dos locais críticos com respectivos tipos de edificação atingida; o grau de importância das vias de trânsito; a freqüência das inundações, etc. A partir da análises desses dados seleciona-se os locais mais relevantes, passando por uma completa avaliação do sistema de drenagem existente no local e adjacências e da causa das inundações, podendo então propor ações corretivas imediatas, com as respectivas estimativas de custos e avaliação dos benefícios, acompanhadas de recomendações para a efetiva implementação dessas ações. De uma forma geral, esta etapa subdivide-se em quatro fases: 1. Programa de Ação Imediata: compõe-se do mapeamento dos eventos críticos de inundação, do diagnóstico propriamente dito e da formulação de ações corretivas imediatas; 2. Programa de Ação Sistemática: adoção de padrões e critérios de projeto como recorrências (vazões de projeto); freeboard ; canais (fechados x abertos e revestimentos); hidrogramas de chuvas; características de uso e ocupação do solo (horizonte, cenários e restrições); 3. Formulação de Modelo hidráulico-hidrológico: modelo de simulação chuva-vazão adequado para análise de bacias densamente ocupadas e impermeabilizadas, normalmente encontradas das áreas urbanas. Tal modelo deve incorporar conceitos atuais de hidrologia urbana, divulgados no meio técnico. Importante neste estágio é obter: a obtenção de hidrogramas de cheias em locais de interesse na rede drenante; o encaminhamento dos hidrogramas de cheia nos reservatórios de detenção (existentes e projetados); análise das conseqüências das intervenções propostas nas sub-bacias de interesse. 4. Identificação dos Sistemas Inadequados: situação atual e futura. 3ª Etapa: Proposições para Ampliação e Melhorias do Sistema Nesta etapa, com base nos estudos anteriores, são elaboradas as concepções das alternativas e proposições para ampliação do sistema de drenagem existente. Para tanto, são estabelecidos os parâmetros e critérios de projeto, os planos de uso e ocupação do solo, modelos hidráulico / hidrológicos, formulação de programas de ações estruturais e não estruturais e avaliações econômico-financeira e social das alternativas concebidas. s programas de intervenções estruturais, citados no último parágrafo, compreendem: - intervenções que implicam em aumento da capacidade de escoamento das calhas dos córregos: diques marginais; melhorias das calhas (aumento das seções transversais, retificação e remoção de obstruções); canalizações dos córregos; 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3357
- controle de escoamento superficial direto provocado pelas chuvas intensas: reservatórios de detenção das águas do escoamento superficial direto; estruturas para infiltração das águas pluviais na origem do escoamento (bacias de infiltração, áreas gramadas, poços de infiltração, etc.); - intervenções extensivas na bacia: recuperação da cobertura vegetal, medidas de controle da erosão urbana, etc. s programas de intervenções não estruturais compreendem: - plano de contingência para estados críticos de chuva excessiva e disciplinamento de uso e ocupação do solo (principalmente nas áreas das várzeas e dos fundos de vale); - zoneamento das áreas inundáveis: programas de inspeção e manutenção de obras hidráulicas; programas de educação ambiental; seguro contra inundações e sistema de alerta. 4ª Etapa: Plano de Ações e Sistemas de Supervisão e Controle De posse dos estudos desenvolvidos nas etapas anteriores, estrutura-se um plano de ações a serem implementadas, com o objetivo de minimizar os problemas decorrentes de inundação da área de projeto. A estruturação deste plano consiste em considerar: ações estruturais e não estruturais, de supervisão, controle e manutenção; a avaliação econômico-financeira e social das intervenções propostas e dos instrumentos jurídicos. CARACTERÍSTICAS HIDRGRÁFICAS D MUNICÍPI DE SANT ANDRÉ município de Santo André, localizado a sudeste da Região Metropolitana de São Paulo e integrado à região do ABC, estende-se por uma área de 174,38 km². Cerca de 45% dessa área é formada pela malha urbana, densa e consolidada, que está inserida na bacia hidrográfica do rio Tamanduateí. A outra parte - 55% - situa-se em áreas de proteção aos mananciais da represa Billings. Na zona urbana, os principais cursos d água são o rio Tamanduateí e os ribeirões dos Meninos e ratório, estes dois últimos situados nos limites do município. s afluentes desses três cursos d água cruzam e drenam toda área urbana e atualmente encontram-se em situações diversas: córregos canalizados e urbanizados (na região central e mais antiga da cidade); córregos não canalizados ou com trechos parcialmente canalizados (ocupados por favelas ou construções irregulare e/ou clandestinas). Devido à complexidade e diversidade de características da área urbana, para o estudo em questão, dividiu-se a área em 33 bacias de drenagem definidas a partir dos córregos afluentes aos três cursos d água principais, conforme demonstrado na Figura 1. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3358
Figura 1: Bacias de Drenagem da Área Urbana de Santo André. M UN ICÍPI L U IC PI MUN Í DE AETAN D SÃ C DE SÃ S P A U L M E NIC PI D U Í MAUÁ BERNARD D CAMP I DE SÃ MUNICÍP D CAMP MUNICÍPI DE MAUÁ CÍP DE SÃ B D ERNAR MUNI I 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3359
ESTUDS HIDRLÓGICS A metodologia empregada nos cálculos hidrológicos para a avaliação dos córregos enfoca a hidrologia voltada para os estudos de macrodrenagem, abrangendo: cálculo do tempo de concentração, chuva de projeto, chuva excedente, hidrogramas nas várias sub-bacias dos córregos e respectiva propagação do ao longo do sistema estudado. tempo de concentração, estimado como o tempo de percurso da água desde o ponto mais afastado da bacia até a seção de interesse, considera a soma de três parcelas: tempo de escoamento em superfície, de escoamento em canal natural e de escoamento em canal ou galeria artificial. A denominada chuva de projeto fica caracterizada por uma altura pluviométrica total, associada a uma dada duração e a um dado intervalo de recorrência (período de retorno), e ainda por padrões de distribuição temporal e espacial da chuva. A equação I.D.F. (intensidade x duração x freqüência) atualizada pela Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica da Universidade de São Paulo (FCTH) para os dados do posto do Instituto de Agricultura (IAG) em Santo André resultou: h t,tr 0,238 TR = (t 6) 12,9 4,22ln ln( ) TR 1 Para 10 minutos t 3 dias, com t = duração da chuva em minuto e TR = período de retorno. Para obter-se os totais precipitados para uma determinada duração e diferentes períodos de retorno, definiu-se a equação: h = 1,14h + t,tr t ( 1 cvk ) TR onde: t: duração da chuva (hora) h t,tr: altura da chuva para a duração t (mm) cv: coeficiente de variação K TR : fator de freqüência para o período de retorno TR, que dependa da distribuição adotada 1,14: coeficiente que deve ser utilizado para transformar as médias das alturas máximas diárias, em postos pluviométricos, em máximas diárias. Na definição das chuvas de projeto, para a definição da forma do hietograma (gráfico resultante da relação chuva vazão), optou-se por utilizar um padrão de chuva sintético (trata-se de uma uniformização de dados de chuva, a partir de uma série histórica), conhecido como método dos blocos alternados, adotando-se um intervalo de tempo de 0,1 hora para a discretização da chuva de projeto nas bacias hidrográficas de estudo, com duração de 2 horas, suficiente para mobilizar todas as bacias hidrológicas a serem consideradas no Plano. cálculo das excedências (ou chuva efetiva) utilizou-se o método S.C.S. (Soil Conservation Service), que considera três variáveis: a precipitação no intervalo de tempo, 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3360
a umidade anterior do solo e as características hidrológicas do solo e áreas impermeabilizadas, com valores de CN (coeficiente de deflúvio) variando conforme as características do complexo hidrológico solo-vegetação-ocupação. As cheias de projeto a serem utilizadas nos estudos hidráulicos têm suas vazões calculadas utilizando-se o hidrograma unitário sintético admensional do S.C.S., onde a vazão Q é expressa como fração da vazão de pico Q p e o tempo t como fração do tempo de ascensão do hidrograma unitário T p. Dadas as vazões de pico e o tempo de resposta t p (Lag-Time) para a duração da chuva excedente, o hidrograma unitário pode ser estimado a partir do hidrograma admensional sintético para cada bacia. Todas as bacias foram estudadas para as chuvas de 2, 10,25 e 50 anos em vários pontos de interesse em cada uma delas. DIAGNÓSTIC D SISTEMA EXISTENTE Pesquisas em campo nos três últimos anos revelaram pontos críticos de inundação na área urbana, constatando que praticamente uma sobreposição de dados, ou seja, poucas foram as interferências realizadas neste período para melhoria do sistema. Agrupando todos os dados obtidos e estudos específicos nas bacias em estudo, como: levantamentos topográficos e cadastrais do sistema de drenagem existente, uso e ocupação do solo, projeções demográficas de crescimento, detecção dos locais de inundação avaliando possíveis causas, hidrogramas e vazões de projeto, etc., é possível diagnosticar as condições atuais do sistema em operação e propor melhorias que poderão eliminar ou minimizar as causas das inundações atuais e prevenir futuros problemas que poderiam ocorrer em função de expansões urbanas quando possível. Para as proposições das obras de ampliação e melhoria do sistema foram efetuados estudos de alternativa levando em conta as avaliações custo-benefício para cada bacia, gerando uma programação geral de implantação das obras para todo o sistema, o qual deverá ser um instrumento para nortear os programas de prioridades e investimentos a curto, médio e longo prazo. REFERÊNCIAS BIBLIGRÁFICAS 1. CANHLI, A.P. Soluções estruturais não convencionais em drenagem urbana. Escola Politécnica. São Paulo. 1995 2. BARTH, R.T. Planos Diretores em drenagem urbana: proposição de medidas para a sua implementação. Tese de doutorado. Escola Politécnica. São Paulo. 1997. 3. FCTH. Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica. Manual de Drenagem Urbana. 1995. 4. LISBA, H. Softwere Multrouth. Amortecimento de Cheias em Canais e Reservatórios. Versão 1.08 maio de 1998. 5. TUCCI, E.M. e outros. Drenagem Urbana. ABRH. UFRS. 1995. 6. KIBLER, D.F. Urban Stormwater Hydrology. Water Resources Monograph 7. American Geophysical Union. Washington D.C. 1982. 7. PRT, R.L. e outros. Análise de bacias complexas ABC4, 1993. FCTH. 8. TUCCI, E.M., CAMPANA N. A estimativa de área impermeável de macro bacias urbanas. RBE. Caderno de Recursos Hídricos. V12 N 2. Dezembro de 1994. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3361