Drenagem Urbana-parte1

Fontes: Tucci, Carlos E. M. ÁGUA NO MEIO URBANO e PLANO DIRETOR DE DRENAGEM URBANA-Manual de Drenagem Urbana. UFGRS

Drenagem Pluvial – Breve Histórico

• Há indícios de que os egípcios e indianos já construíam sistemas de escoamento pluvial desde 3.000 a.C.
• Na Grécia clássica, servidores públicos denominados astímonos eram responsáveis por serviços urbanos como o abastecimento de água e esgotamento sanitário.
• Na idade média, a via era projetada em função do pedestre. O perfil de via neste período era, na maioria das vezes em forma de “v”, e o escoamento das águas acontecia no centro. Já foi pergunta de prova!
• O uso de escadarias, no sistema de drenagem, apresentava dupla função: além de vencer declives, era capaz de dissipar energia e diminuir a velocidade da água.
• XIX, em grandes centros como Paris, Londres, Amsterdam, Chicago, Buenos Aires, etc. propagou-se o sistema unitário, que implicava em grandes galerias e dificultava, quando não impedia, o tratamento da água servida.

1. Sistemas de drenagem  

Os sistemas de drenagem são definidos como na fonte, microdrenagem e macrodrenagem.

• A drenagem na fonte é definida pelo escoamento que ocorre no lote, condomínio ou empreendimento individualizado, estacionamentos, área comercial, parques e passeios.
• A microdrenagem é definida pelo sistema de condutos pluviais ou canais em um loteamento ou de rede primária urbana. Este tipo de sistema de drenagem é projetado para atender a drenagem de precipitações com risco moderado.
• A macrodrenagem envolve os sistemas coletores de diferentes sistemas de microdrenagem. Quando é mencionado o sistema de macrodrenagem, as áreas envolvidas são de pelo menos 2 km2 ou 200 ha. Estes valores não devem ser tomados como absolutos porque a malha urbana pode possuir as mais diferentes configurações.   O sistema de macrodrenagem deve ser projetado com capacidade superior ao de microdrenagem, com riscos de acordo com os prejuízos humanos e materiais potenciais. Na verdade, o que tem caracterizado este tipo de definição é a metodologia utilizada para a determinação da vazão de projeto. O Método Racional tem sido utilizado para a estimativa das vazões na microdrenagem, enquanto os modelos hidrológicos que determinam o hidrograma do escoamento são utilizados para as obras de macrodrenagem. Justamente por ser uma metodologia com simplificações e limitações, o Método Racional pode ser utilizado somente para bacias com áreas de até 2km².

 

1.1 Escoamento e condicionantes de projeto

O escoamento em um rio, córrego ou canalização depende de vários fatores que podem ser agregados em dois conjuntos:

• Condicionantes de jusante: Os condicionantes de jusante atuam no sistema de drenagem de forma a modificar o escoamento a montante. Os condicionantes de jusante podem ser: estrangulamento do rio devido a pontes, aterros, mudança de seção, reservatórios, oceano. Esses condicionantes reduzem a vazão de um rio independentemente da capacidade local de escoamento;
• Condicionantes locais: definem a capacidade de cada seção do rio de transportar uma quantidade de água. A capacidade local de escoamento depende da área, da seção, da largura, do perímetro e da rugosidade das paredes. Quanto maior a capacidade de escoamento, menor o nível de água.

1.2 Risco e incerteza

O risco de uma vazão ou precipitação é entendido como a probabilidade (p) de ocorrência de um valor igual ou superior num ano qualquer. O tempo de retorno (Tr) é o inverso da probabilidade (p) e representa o tempo, em média, que este evento tem chance de se repetir.

Tr = 1/p

2. Projeto de Drenagem Urbana

Um projeto de drenagem urbana deve possuir os seguintes componentes principais:

 

• Projeto arquitetônico, paisagístico e viário da área: envolve o planejamento da ocupação da área em estudo.
• Definição das alternativas de drenagem e das medidas de controle: devem ser realizadas para manutenção das condições anteriores ao desenvolvimento, com relação à vazão máxima de saída do empreendimento. As alternativas propostas podem ser realizadas em conjunto com a atividade anterior, buscando compatibilizar com os condicionantes de ocupação;
• Determinação das variáveis de projeto para as alternativas de drenagem em cada cenário: os cenários analisados devem ser a situação anterior ao desenvolvimento e após a implantação do projeto. O projeto dentro destes cenários varia com a magnitude da área e do tipo de sistema (fonte, micro ou macrodrenagem). As variáveis de projeto são a vazão máxima ou hidrograma dos dois cenários, as características básicas dos dispositivos de controle e a carga de qualidade da água resultante do projeto.
• Projeto da alternativa escolhida: envolve o detalhamento das medidas de controle no empreendimento, inclusive a definição das áreas impermeáveis máximas projetadas para cada lote, quando o projeto for de parcelamento do solo.

2.1 Alternativas de controle para a rede de drenagem urbana  

As medidas de controle para as redes de drenagem urbana devem possuir dois objetivos básicos: controle do aumento da vazão máxima e melhoria das condições ambientais. As medidas de controle do escoamento podem ser classificadas, de acordo com sua ação na bacia hidrográfica, em:

• distribuída ou na fonte: é o tipo de controle que atua sobre o lote, praças e passeios;
• na microdrenagem: é o controle que age sobre o hidrograma resultante de um parcelamento ou mesmo mais de um parcelamento, em função da área;
• na macrodrenagem: é o controle sobre áreas acima de 2km² ou dos principais riachos urbanos.

As principais medidas de controle são:

• Aumento da infiltração por dispositivos como pavimentos permeáveis, valo de infiltração, plano de infiltração, entre outros. Estas medidas contribuem para a melhoria ambiental, reduzindo o escoamento superficial das áreas impermeáveis. Este tipo de medida é aplicada somente na fonte.
• Armazenamento: o armazenamento amortece o escoamento, reduzindo a vazão de pico. O reservatório urbano pode ser construído na escala de lote, microdrenagem e macrodrenagem. Os reservatórios de lotes são usados quando não é possível controlar na escala de micro ou macrodrenagem, já que as áreas já estão loteadas. Os reservatórios de micro e macrodrenagem podem ser de detenção, quando é mantido a seco e controla apenas o volume. O reservatório é de retenção quando é mantido com lâmina de água e controla também a qualidade da água, mas exige maior volume. Os reservatórios de detenção também contribuem para a melhoria da qualidade da água, se parte do volume (primeira parte do hidrograma) for mantida pelo menos 24 horas na detenção;
• Aumento da capacidade de escoamento: mudando variáveis como área, rugosidade da seção do escoamento e a declividade, é possível aumentar a vazão e reduzir o nível. Esta solução, muito utilizada, apenas transfere para jusante o aumento da vazão, exigindo aumento da capacidade ao longo todo o sistema de drenagem, aumentando exponencialmente o custo.

Pavimentos permeáveis – são:

• pavimento de asfalto poroso;
• pavimento de concreto poroso;
• pavimento de blocos de concreto vazado preenchido com material granular, como areia ou vegetação rasteira, como grama.

2.2 Descrição e critérios de projeto para sistemas que infiltram na base e nas laterais

•  Bacias de infiltração: Trata-se de uma área de solo circundada por uma margem ou contenção que retém as águas pluviais até que estas infiltrem através da base e dos lados. Em geral são escavadas, mas podem ser aproveitadas pequenas encostas já existentes no terreno. Podem ser utilizadas para, parcialmente, atenuarem picos de cheias juntamente com a função principal de estimular a infiltração. Quando o solo permite bastante infiltração, pode ocorrer uma subida não desejada e não prevista do lençol freático, causando falha do dispositivo, pois ocorre uma diminuição da capacidade de infiltração.
• Valos de infiltração: Estes são dispositivos de drenagem lateral, muitas vezes utilizados paralelos às ruas, estradas, estacionamentos e conjuntos habitacionais, entre outros. Esses valos concentram o fluxo das áreas adjacentes e criam condições para uma infiltração ao longo do seu comprimento, de forma que eles também podem agir como canais, armazenando e transportando água para outros dispositivos de drenagem. Para facilitar ainda mais a infiltração, podem ser instaladas pequenas contenções ao longo do comprimento, transversalmente ao sentido do escoamento.
• Poços de infiltração: Consiste de uma escavação em forma cilíndrica ou retangular com uma estrutura ou preenchimento de pedras para manter a forma da escavação. Em locais maiores, vários poços podem ser conectados. Quando da ocorrência de um evento, parte da água fica armazenada, enquanto parte infiltra na base e nas laterais. Podem ser construídos de anéis de concreto perfurado, pré-moldados, etc.
• Bacias de percolação ou trincheira de infiltração: Os dispositivos de percolação dentro de lotes permitem, também, aumentar a recarga e reduzir o escoamento superficial. O armazenamento depende da porosidade e da percolação. As bacias são construídas para recolher a água do telhado e criar condições de escoamento através do solo. Essas bacias são construídas removendo-se o solo e preenchendo-o com cascalho, que cria o espaço para o armazenamento. De acordo com o solo, é necessário criar-se maiores condições de drenagem. A principal dificuldade encontrada com o uso desse tipo de dispositivo é o entupimento dos espaços entre os elementos pelo material fino transportado, portanto é recomendável o uso de um filtro de material geotêxtil.