Universidade Federal do Paraná Arquitetura e Urbanismo Saneamento Urbano TH419 Drenagem Urbana Profª Heloise G. Knapik 1
DRENAGEM URBANA Tipos e usos do solo Relevo e ambiente construído Objetivos e tipos de estruturas hidráulicas Macro drenagem Micro drenagem Problemas de inundação 2
Urbanização Crescimento urbano Impermeabilização 3
Urbanização Consequências no balanço hídrico:
Urbanização Consequências no balanço hídrico:
Urbanização Consequências no sistema de drenagem: Transporte Erosão Sedimentação Problemas sanitários e de escoamento a jusante
Sistemas tradicionais Objetivos: Escoar a água precipitada o mais rápido possível para jusante do ponto de coleta Reduzir a exposição da população e das edificações ao risco de inundações Reduzir o nível de danos causados pelas inundações (erosão de vias, lotes, casas) Proteção da qualidade ambiental e do bem estar social
Sistemas tradicionais
Sistemas tradicionais Microdrenagem Estruturas que coletam as águas da chuva nas áreas urbanas, formadas por bueiros e tubulações secundárias de menor diâmetro Macrodrenagem Conjunto de galerias de águas pluviais, canais, etc, que constituem grandes troncos coletores das águas de chuva em áreas urbanizadas ou em processo de urbanização
Sistemas tradicionais - Microdrenagem Microdrenagem Sarjetas Bocas de lobo Caixas de ligação Galerias Poços de queda Poços de visita
Sistemas tradicionais Microdrenagem
Sistemas tradicionais Microdrenagem
Sistemas tradicionais - Macrodrenagem Macrodrenagem Emissários em condutos circulares e canais Obras de extremidade para dissipação de energia Reservatórios de detenção Retificação e dragagem de córregos e rios
Sistemas tradicionais Macrodrenagem Rio Belém canalizado (Cidade de Curitiba)
Sistemas tradicionais Tipos de canais de macrodrenagem urbana
Sistemas tradicionais Tipos de canais de macrodrenagem urbana em situação de enchente
Sistemas tradicionais - Dimensionamento Uso atual e desenvolvimento futuro Deve contemplar áreas de montante e de jusante
Cheias x Inundações x Alagamentos Cheia (ou enchente): é o aumento temporário do nível de água no canal de drenagem (rio) devido ao aumento da vazão, atingindo a cota máxima do canal (sem transbordamento) Inundação: transbordamento das águas de um canal de drenagem, atingindo as áreas marginais (planície de inundação ou área de várzea Alagamento: acúmulo de água nas ruas e nos perímetros urbanos em função de problemas de drenagem
Consequências de Inundações Mortes (deslizamento de terras, doenças de veiculação hídrica) Danos materiais (moradias, comércio, indústrias) Congestionamentos Destruição de veículos Desvalorização comercial
Causas de inundações Aumento das áreas urbanizadas impermeabilização do solo; Pavimentação de ruas e construção de calçadas, reduzindo a superfície de infiltração; Construção adensada de edificações, que contribuem para reduzir o solo exposto e concentrar o escoamento das águas; Acúmulo de detritos em galerias pluviais, canais de drenagem e cursos de água; Insuficiência da rede de galerias pluviais.
Fatores que agravam as inundações urbanas: Ocupação das áreas marginais; Obras de drenagem mal projetadas; Obras de drenagem com problemas de execução; Canalização de córregos sem a análise de impactos a jusante (transferência de inundações de um ponto a outro); Soluções impróprias de canalização; Qualidade das águas (esgoto, poluição difusa, etc.) Falta de Planejamento Urbano
Medidas de controle de Inundações São medidas de correção e /ou prevenção que visão minimizar os danos das inundações. Intensivas Medidas estruturais Extensivas Medidas de controle: Medidas não estruturais
Medidas de controle de Inundações Medidas Estruturais: Intensivas: Aceleração do escoamento: Canalização e obras correlatas; Retardamento do fluxo: Reservatórios (Bacias de detenção/retenção), restauração de calhas naturais; Desvio de escoamento: Túneis de derivação e canais de desvio; Extensivas: Corresponde aos pequenos armazenamentos disseminados na bacia, à recomposição de cobertura vegetal e ao controle de erosão do solo, ao longo da bacia de drenagem.
Medidas de controle de Inundações Medidas Estruturais: obras de engenharia canalizações barragens galerias retificação de córregos e rios outras melhorias em córregos e rios dragagem (desassoreamento) obras de retenção (reservatórios) drenagem forçada em áreas baixas bombeamento túneis microdrenagem
Medidas de controle de Inundações Medidas Não Estruturais: Planejamento de Macro e Micro Drenagem Urbana Leis de Uso e Ocupação do Solo (preservação das áreas marginais, manutenção de áreas verdes, disciplinamento da ocupação urbana, etc.) Integração da drenagem urbana com outras intervenções urbanas Regras Operativas de Obras Hidráulicas para Controle de Cheias Detenção do escoamento superficial gerado pela ocupação (parcela de solo impermeável) no próprio lote.
Medidas de controle de Inundações Medidas Não Estruturais: atacam as causas Utilização de pavimentos permeáveis Fiscalização, educação ambiental e participação da sociedade Sistema adequado de coleta de lixo Sistema eficiente de manutenção de obras de drenagem Participação da sociedade Sistema de Ações Civis para Minimizar os Impactos das Inundações (Defesa Civil, Polícia, Trânsito, Serviço Social, Abrigos, Hospitais, Engenharia, etc.)
Controle na fonte: Armazenamento no lote Infiltração Usos não potáveis Lançamento tardio na rede pluvial
Controle na fonte: Pavimento permeável
Controle na fonte: Trincheiras de infiltração
Controle na fonte: Valas de infiltração
Controle de jusante Redução nos custos de construção, operação e manutenção (efeito escala) Dificuldade em encontrar local adequado Grandes barragens ou reservatórios podem encontrar oposição pública Retenção Detenção Condução
Controle de jusante - RETENÇÃO O escoamento de um dado evento de cheia é armazenado e não é descarregado no sistema de drenagem a jusante durante o evento A água armazenada pode ser infiltrada para irrigação, manutenção de vazão mínima ou para ser evaporada ou infiltrada no solo O reservatório é permanentemente preenchido com água (reservatório molhado)
Controle de jusante - RETENÇÃO Também para uso urbanístico e recreacional
Controle de jusante - DETENÇÃO O armazenamento é de curto prazo, com atenuação do pico de vazão de saída a um valor inferior ao da entrada O volume de água descarregada é igual ao afluente, apenas distribuído em um tempo maior Usualmente, esvaziam em menos de um dia A área seca pode ser utilizada para fins recreativos
Controle de jusante - DETENÇÃO Reservatório em série (in stream) Reservatório em paralelo (off stream)
Controle de jusante - DETENÇÃO Podem ser ao ar livre ou subterrâneos Estruturas de entrada e saída por gravidade ou por bombeamento
Controle de jusante - CONDUÇÃO O armazenamento é feito de forma transitória, quando os canais, várzeas e drenos conduzem o escoamento superficial Construção de canais de baixa velocidade, com seções transversais largas que ajudam nesse armazenamento
Controle de jusante - CONDUÇÃO
Eficiência dos reservatórios de retenção e detenção: Medida efetiva para pequenos cursos d água Efeito maior junto ao reservatório Pouco efetiva em rios grandes Eficiência maior quando constituem uma medida preventiva
Eficiência dos reservatórios de retenção e detenção: Medidas preventivas Medidas corretivas Menores custos Não agrava situações pré-existentes Custos por conta do empreendedor Desencoraja desenvolvimentos indevidos Maiores custos Desapropriações mais caras e complexas Custos por conta do governo Necessidade de legislação
Problemas inerentes à urbanização Drenagem urbana tradicional Drenagem urbana sustentável
Medidas não convencionais Drenagem sustentável no meio urbano Estruturas paisagísticas capazes de auxiliar no processo de drenagem urbana. Lagoa pluvial Bacias de retenção Jardins de chuvas Canteiro pluvial Biovaletas Tetos verdes Redução pico de enchentes por meio do amortecimento das ondas de cheias, obtidas pelo armazenamento de parte do volume escoado.
Lagoa Pluvial Drenagem sustentável no meio urbano Funcionam como bacias de retenção e recebem o escoamento superficial por drenagens naturais ou tradicionais. Parte da água pluvial captada permanece retida entre os eventos de precipitação das chuvas (função paisagística). Não recebem efluentes de esgotos domésticos ou industriais. Exigem maior espaço, mas apresentam uma capacidade de armazenamento superior Capacidade de armazenamento é o volume entre o nível permanente da água que contém e o nível de transbordamento aos eventos para os quais foi dimensionada.
Lagoa Pluvial
Jardins de Chuva Drenagem sustentável no meio urbano Depressões preenchidas com vegetação, solo e demais elementos filtrantes Limpeza da água da chuva (filtração) Evapotranspiração (plantas) Aumentam o tempo de retenção (funcionam como uma esponja) Diminuem a intensidade do escoamento superficial
Jardins de Chuva
Jardins de Chuva
Canteiro Pluvial Drenagem sustentável no meio urbano Canteiros pluviais: jardins de chuva em pequenos espaços urbanos. Podem estar inseridos em quase qualquer prédio, até mesmo num meio urbano denso. Modelos: canteiro no meio urbano com infiltração e um ladrão, sem infiltração só evaporação, evapotranspiração e transbordamento, podem receber a água entre a calçada e a rua.
Canteiro Pluvial
Biovaleta ou valetas de biorretenção vegetadas Drenagem sustentável no meio urbano Depressões lineares preenchidas com vegetação, solo e demais elementos filtrantes Limpeza da água da chuva (filtração) Aumentam o tempo de retenção Diminuem a intensidade do escoamento superficial Direcionam o escoamento para os jardins de chuva ou sistemas convencionais de retenção e detenção das águas
Biovaleta ou valetas de biorretenção vegetadas
Telhados verdes Vantagens Retenção da água de chuva no pico (controle do escoamento superficial) Aproveitamento da água da chuva (infiltração no substrato) Melhoria da qualidade do ar (fotossíntese e aderência de poluentes ao substrato/folhas) Ilhas de calor (evapotranspiração auxilia na da temperatura)
Telhados verdes Vantagens Conforto térmico com baixo gasto energético (isolante térmico, emissão de gases de efeito estufa) Proteção da edificação ( o calor evitando a dilatação; proteção direta contra chuva) Valorização do prédio ( do preço de venda) Acústica ( a reverberação ao absorver e isolar ruídos)
Telhados verdes Exemplos Escola de Arte, Design e Multimédia da Universidade Tecnológica de Nanyang em Singapura Telhado verde em um prédio de Nova York
Evolução dos conceitos de drenagem BMP Best Management Practices LID Low Impact Development Técnicas compensatórias de drenagem urbana SUDS Sustainable Urban Drainage Systems WSUD Water Sensitive Urban Design
Evolução dos conceitos de drenagem BMP Best Management Practices Origem: controle de poluição industrial (EUA) Controle de poluição difusa associado ao gerenciamento de águas pluviais, de forma distribuída na bacia, integrando controles da quantidade e qualidade da água BMPs são projetados para reduzir o volume de águas pluviais, as vazões de pico e a poluição difusa Infiltração Filtração por processos biológicos ou químicos Retenção e detenção
Evolução dos conceitos de drenagem LID Low Impact Development País: EUA e Canadá Reprodução do comportamento hidrológico anterior à urbanização Paisagens multifuncionais na malha urbana Recuperação das características de infiltração da bacia natural Envolve parâmetros de volume, vazão, recarga e tempos de concentração BMPs são frequentemente integradas com projetos LID
Evolução dos conceitos de drenagem Técnicas compensatórias em drenagem urbana Pais: Brasil Introdução de diferentes medidas Infiltração e armazenamento Objetivo de compensar os impactos da urbanização sobre o ciclo hidrológico
Evolução dos conceitos de drenagem SUDS Sustainable Urban Drainage Systems País: Inglaterra Redução dos problemas de qualidade e quantidade de água Maximização das oportunidades de revitalização do espaço urbano e incremento da biodiversidade Exemplo: requalificaçao fluvial
Evolução dos conceitos de drenagem WSUD Water Sensitive Urban Design País: Austrália Gerenciamento holístico para águas urbanas Considera conjuntamente a oferta de água potável, os esgotos sanitários e a drenagem de águas pluviais Escala do lote até a escala da bacia Envolve o desenho da edificação e da própria paisagem, alinhando medidas estruturais e não estruturais. Participação social solução integrada do problema
Evolução dos conceitos de drenagem WSUD Water Sensitive Urban Design Origem na Austrália Redução dos problemas de qualidade e quantidade de água Maximização das oportunidades de revitalização do espaço urbano e incremento da biodiversidade Exemplo: requalificaçao fluvial