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246
14. HISTRIA DA DRENAGEM URBANA
14.1. CONCEITO HIGIENISTA
Entre 1850 e o fim do sculo XIX, Paris tornou-se uma referncia
mundial por
construir uma importante rede de esgotos, denominada TOUT GOUT,
ajudando a
cristalizar o conceito higienista (higiene pblica).
O conceito higienista no demorou a chegar ao Brasil como
testemunham as primeiras
redes enterradas de esgoto sanitrio implantadas em 1864 no Rio
de Janeiro, mas ele somente
seria aplicado mais decididamente aps a proclamao da Repblica em
1889 (Melo Franco,
1968). Nesta poca, havia no mundo um casamento bem sucedido a
filosofia higienista e o
domnio da hidrulica de condutos e canais que permitia promover o
saneamento junto com as
reformas urbansticas. Os sanitaristas da poca estavam atentos a
isso e, no fim do sculo
XIX, o Brasil v surgir entre eles a grande figura do engenheiro
fluminense Saturnino de
Brito (1864-1929), formado pela Escola Politcnica do Rio de
Janeiro. Adepto do
positivismo, ele revoluciona o conceito higienista no Brasil ao
trabalhar no saneamento da
cidade de Santos (Obras, 1943). Saturnino de Brito, apresenta
argumentos slidos em favor do
sistema separador absoluto (redes de condutos separados para
esgotos pluviais e cloacais)
contra o sistema dominante da poca que era o unitrio.
Em decorrncia da atuao de Saturnino de Brito, j no incio do
sculo XX, o
conceito higienista, usando uma rede de drenagem pluvial
separada dos esgotos domsticos,
ficou estabelecido como regra para as cidades brasileiras. Em
2000, cerca de 82% dos
municpios brasileiros com redes subterrneas tinham sistemas
separadores (Pesquisa, 2002).
OBSERVAO: A intensidade das chuvas tropicais no favorecem os
sistemas
unitrios, pois a vazo muito grande comprometendo o tratamento do
esgoto.
O conceito higienista predominou at sculo XX no mundo inteiro,
mas o fim da sua
histria j foi decretada nos anos 60, nos pases desenvolvidos,
quando a conscincia
ecolgica exps suas limitaes para levar em conta os conflitos
ambientais entre as cidades e
o ciclo hidrolgico.
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247
14.2. CONCEITO AMBIENTAL
O conceito ambiental aplicado drenagem urbana fez com que os
cones das solues
higienistas deixassem de reinar sozinhos, ou seja, o rol de
obras tradicionais como condutos,
sarjetas, bocas-de-lobo, crregos retificados, entre outras,
teria de ser ampliado para admitir
solues alternativas e complementares evacuao rpida dos excessos
pluviais, dentro de
um contexto de preservao ambiental (Tucci e Genz, 1995). Obras
de reteno e
amortecimento de escoamentos, como pavimentos permeveis,
superfcies e valas de
infiltrao, reservatrios e lagos de deteno e a preservao dos
arroios naturais passaram a
fazer parte do vocabulrio da drenagem urbana. Alm disso, o
enfoque ambiental preconiza
tambm o tratamento dos esgotos pluviais que podem ser to
poluidores quanto os esgotos
cloacais.
14.3. TENDNCIA DOS CONCEITOS NO BRASIL
A maioria das obras de drenagem urbana no Brasil ainda segue o
conceito higienista.
A razo principal que o conceito ambiental muito mais difcil e
caro de aplicar porque
exige aes integradas sobre grandes reas, com conhecimento tcnico
multidisciplinar, ao
contrrio das aes higienistas, voltadas a solues locais, e
concebidas unicamente por
engenheiros civis. Alm disso, o conceito higienista, embora
ultrapassado, exerce ainda um
atrativo muito grande pela sua simplicidade (toda gua circulante
deve ir rapidamente para o
sistema de captao, evitando insalubridades e desconfortos, nas
casas e nas ruas) e pelo fato
das obras de infra-estrutura por ele exigidas terem um
comportamento dinamicamente restrito,
portanto fceis de dimensionar, pois s tm uma funo de transporte
rpido, isto , pegar e
largar rpido.
O livrar-se rapidamente da gua tornou-se praticamente um dogma
no meio tcnico,
convencendo inclusive populao que aplica a mesma idia na suas
propriedades
particulares urbanas. No Brasil, como parece ser em outros pases
em desenvolvimento, h o
agravante ainda de o conceito higienista ser mal aplicado, seja
por falta de recursos, mau
dimensionamento, m execuo ou por manuteno deficiente.
Adicionalmente, as presses
scio-econmicas exercidas pela sociedade brasileira como um todo
agravam o quadro
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248
estabelecendo um cenrio difcil para implantao de qualquer
conceito de drenagem urbana,
sobretudo a ambiental: urbanizao acelerada e desordenada, criao
de um mosaico de
ocupaes (favelas desassistidas vizinhas a bairros equipados) e
nvel de educao ambiental
deficiente (arroios e bocas-de-lobo vistos por grande parte da
populao como locais de
destino de dejetos e lixo).
A histria da drenagem urbana no Brasil apesar dessas
dificuldades parece estar hoje
numa transio entre a abordagem higienista e a ambiental. Muitas
capitais, como Rio de
Janeiro, Belo Horizonte, Porto Alegre e Curitiba, esto
promovendo aes no sentido de
estabelecer planos diretores de drenagem urbana, seguindo os
preceitos do conceito ambiental
que passa pela conscientizao de que a drenagem urbana deve se
integrar ao planejamento
ambiental das cidades, deixando de ser apenas um mero problema
de engenharia.
O que importa uma correta gesto dos impactos do meio urbano
sobre o meio-
ambiente hidrolgico e isto transcende a um simples receiturio de
obras padro e remete a
uma abordagem mais complexa incluindo aspectos tcnicos de
engenharia, sanitrios,
ecolgicos, legais e econmicos e que exige uma conexo muito mais
estreita com a
concepo e gesto dos espaos urbanos. O ciclo hidrolgico elemento
chave na definio
do saneamento urbano e da drenagem.
Portanto, as conseqncias do conceito higienista so:
Acelerao do escoamento,
Afastamento rpido dos picos de cheias para os corpos receptores,
com
sobrecargas destes, comprometendo principalmente a
macrodrenagem.
14.4. CONCEITOS INUNDAES, ENCHENTES E DRENAGEM (TUCCI,
2002)
14.4.1. Inundaes
Os rios transbordam sempre que as chuvas forem muitos intensas.
Normalmente um
rio, ou mesmo um pequeno crrego, escoa por um canal natural que
suficiente para
transportar apenas uma pequena quantidade de gua durante o tempo
todo.
Quando ocorrem as chuvas contnuas por longos perodos de tempo,
aquele canal que
alimentado por estas chuvas pode transbordar, passando a ocupar
uma faixa lateral ao canal.
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249
Esta faixa tem o nome de vrzea ou zona de inundao natural. Ainda
hoje, muitos campos de
futebol so feitos nas vrzeas de rios, o futebol de vrzea. Muito
antes que os homens
construssem as primeiras cidades, os rios inundavam suas margens
durante a poca das
chuvas.
Rio
Vrzea (Zona de inundao)
Vrzea (Zona de inundao)
14.4.2. Enchente
As enchentes so mais graves que as inundaes porque a gua das
chuvas ocupa uma
rea maior do que simplesmente as vrzeas dos rios.
No caso de uma enchente, no se pode falar em transbordamento dos
rios. Uma
enchente muito mais que isto porque mesmo que os rios sejam bem
largos e profundos,
ainda assim no so suficientes para transportar a grande
quantidade de gua das chuvas.
As grandes enchentes que ocorrem uma vez a cada 20 ou 30 anos so
fenmenos
naturais provocados por chuvas excepcionais, ou seja, chuvas
muito raras muito intensas ou
contnuas. Mas, se a cada vez que ocorre uma chuva mais ou menos
forte, tambm ocorrem
enchentes nas cidades, alguma coisa est errada.
14.4.3. Drenagem
A drenagem um conjunto de obras construdas com a finalidade de
evitar
inundaes freqentes. Um sistema de drenagem composto basicamente
pelas bocas de lobo
que captam as guas das chuvas que escoa pelas ruas, caladas e
sarjetas e pelas galerias
pluviais que recebem essas guas e conduziro as mesmas para os
rios e canais que
atravessam a cidade.
-
250
14.5. GUA NO MEIO URBANO
Nos pases em desenvolvimento, a prioridade n 2 o tratamento de
esgoto. Em alguns
pases, como o Brasil, o abastecimento de gua, prioridade n 1 que
poderia estar resolvido,
devido grande cobertura de abastecimento, volta a ser um
problema devido a forte
contaminao dos mananciais (Tucci, 2002). Este problema
decorrncia da baixa cobertura
de esgoto tratado. As regies metropolitanas expandem-se na
periferia, justamente onde se
concentram os mananciais, agravando sua condio. A tendncia de
que as cidades
continuem buscando novos mananciais sempre mais distantes e com
alto custo. Neste
contexto, o estgio do controle da qualidade da gua resultante da
drenagem est ainda mais
distante nos pases em desenvolvimento. At o controle
quantitativo da drenagem urbana
ainda limitado nesses pases.
Tucci (2002) fala em um ciclo de contaminao urbana que se
observa nas cidades
brasileiras devido a um gerenciamento precrio.
A ineficincia pblica segundo Tucci (2002) observada em vrios
domnios das
guas urbanas que podem ser resumidos no seguinte:
Perda significativa (cerca de 40%) da gua tratada nas redes de
distribuio
urbana;
Redes que no coletam esgoto suficiente, da mesma forma, que
estaes de
tratamento continuam funcionando abaixo da sua capacidade
instalada:
Redes pluviais com dois problemas bsicos:.(a) transporte
indesejado de esgoto
cloacal in natura, assim como da contaminao do escoamento
pluvial (carga
orgnica, txicos e metais); (b) canais e condutos so construdos
sem muito
planejamento, havendo excesso deles, cujo efeito apenas de
transferir
inundaes de um local para outro dentro da cidade, a custos
insustentveis
para os municpios.
Isto demonstra que os aspectos relacionados com a
infra-estrutura das guas urbanas
tm sido planejados de forma inadequada. Grande parte dos
problemas citados est
relacionada com a forma setorial de como so tratados. Por isso,
a gesto integrada das guas
urbanas v a drenagem urbana moderna enquadrada numa viso ampla
de planejamento das
reas urbanas, que envolve principalmente:
planejamento do desenvolvimento urbano;
-
251
transporte;
abastecimento de gua e saneamento;
drenagem urbana e controle de inundaes;
resduo slidos;
controle ambiental.
14.6. DRENAGEM URBANA MODERNA
O enfoque ambiental da drenagem urbana moderna preocupa-se com a
manuteno e
recuperao de ambientes saudveis interna e externamente rea
urbana, ao invs de s
procurar sanear o interior da cidade, segundo preceitos
meramente sanitaristas.
A drenagem urbana moderna deve ter os seguintes princpios (Tucci
e Genz, 1995):
No transferir impactos para jusante;
No ampliar cheias naturais;
Propor medidas de controle para o conjunto da bacia;
Legislao e Planos de Drenagem para controle e orientao;
Constante atualizao de planejamento por estudo de horizontes de
expanso;
Controle permanente do uso do solo e reas de risco;
Competncia tcnico-administrativa dos rgos pblicos gestores;
Educao ambiental qualificada para o poder pblico, populao e
meio
tcnico.
Na verdade h a proposio de mudana de paradigma da gesto da
drenagem urbana
de um enfoque sanitrio-higienista (do livrar-se das guas
pluviais o mais rpido possvel)
para um enfoque ambiental (reequilbrio do ciclo hidrolgico para
mais perto do natural) que
segue os princpios acima, destacando-se o controle na fonte.
Para isso necessria uma
verdadeira integrao entre todos os chamados setores da gua.
Para Tucci (2002) esta integrao est vinculada ao reconhecimento
de que as
seguintes inter-relaes devem ser efetivamente consideradas no
planejamento urbano:
o abastecimento de gua realizado partir de mananciais que podem
ser
contaminados pelo esgoto cloacal, pluvial ou por depsitos de
resduos slidos;
a soluo do controle da drenagem urbana depende da existncia de
rede de
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252
esgoto cloacal e suas caractersticas;
a limpeza das ruas, a coleta e disposio de resduos slidos
interfere na
quantidade e na qualidade da gua dos pluviais.
O enfoque sanitrio-higienista que setorizou demasiadamente a
drenagem pluvial
influenciou at a estrutura institucional municipal. Hoje, os
municpios apresentam uma
capacidade institucional limitada para enfrentar problemas to
complexos e interdisciplinares.
14.7. POR QUE ATUALMENTE OCORREM TANTAS ENCHENTES NAS
CIDADES?
Algumas cidades so mais sujeitas a inundaes e enchentes porque
nasceram muito
prximas de rios. A gua necessria para tudo; assim, nada mais
natural que os homens de
antigamente construrem suas casas e vilas ao lado de rios. Com o
passar do tempo, estas vilas
transformaram-se em grandes cidades.
Outras cidades, comearam a sofrer com as enchentes mesmo
situando-se longe dos
rios. Algumas das causas das enchentes so devidas prpria
construo das cidades e tudo
que elas contm: casas, prdios e ruas.
Vamos aqui explicar um pouco disso de uma forma bem
simplificada.
Quando construmos uma casa, um ptio, ou uma calada, o que
estamos fazendo
revestir a terra, o cho. Antes da construo a gua da chuva podia
penetrar no solo com mais
facilidade. Mas depois, a gua da chuva no consegue se infiltrar
e ento ela escorre pelas
superficies. Isto se chama impermeabilizao do solo. Em um campo
aberto com rvores, uma
grande parte da gua da chuva fica retida nas rvores ou
infiltra-se no solo. Mas o que ocorre
em uma rea ocupada com muitas construes?
Quando a superficie por onde a gua escoa lisa, por exemplo, no
caso dos ptios
de cimento ou das sarjetas ou ainda o asfalto das ruas, a
velocidade da gua pode ser muito
maior do que quando a gua escoa por uma superficie mais spera,
como um gramado.Isso
significa que a gua escoa mais depressa e pode se acumular nos
pontos mais baixos de uma
rea da cidade.
Por isso, com o crescimento das cidades, temos maiores acmulos
de gua da chuva
que no se infiltra no solo e, portanto, escoa mais rpido em
direo aos pontos crticos.
-
253
14.8. O QUE FAZER PARA EVITAR ENCHENTES E INUNDAES?
Vamos enumerar algumas coisas que podem estar ao nosso alcance.
Primeiramente,
em nossa prpria casa e depois vamos tambm pensar em nosso bairro
e na cidade em que
vivemos.
Evitar fazer grandes ptios cimentados. Um quintal mantido com
grama, horta
ou rvores facilita a infiltrao da gua das chuvas no solo ou
mesmo a
reteno desta gua nas folhas das plantas.
Se em nosso ptio existe um crrego, devemos mant-lo aberto e
limpo.
Quando canalizamos um crrego com um bueiro ou construmos sobre
ele,
estamos dificultando a passagem da gua.
Os esgotos domsticos no devem ser ligados s galerias pluviais.
Se no
existe rede de esgotos em nosso bairro, devemos buscar os rgos
responsveis
para que faam a sua parte. Enquanto isso, podemos tratar os
esgotos de nossa
casa com uma fossa.
No jogar papis ou lixo nas ruas porque as bocas de lobo ficaro
entupidas e
no podero dar entrada para a gua nas galerias pluviais.
Um lote na margem de um crrego no um bom local para se construir
uma
casa. Mais cedo ou mais tarde, este crrego vai transbordar e
poder causar
srios prejuzos. As margens dos crregos e rios devem ser
conservadas sem
construes, numa faixa de 30 metros (varia de municpio para
municpio).
Os loteamentos devem ter rea verde nas partes mais baixas e
prximas dos
crregos. As reas verdes ajudam a infiltrao e a reteno da gua das
chuvas.
Um loteamento de uma rea situada em um morro deve ser muito
bem
planejado porque, na maior parte das vezes, a construo de ruas e
casas nestas
reas mais altas ir agravar muito as enchentes nas reas mais
baixas. Isto sem
contar ainda o perigo dos deslizamentos.
-
254
Fig
ura
70
E
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(TU
CC
I, 2
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2).
15. GERENCIAMENTO DAS GUAS
15.1. DESEQUILBRIO DO CICLO HIDROLGICO: EFEITO DA
URBANIZAO
medida que a urbanizao avana h menos perdas anuais de
evapotranspirao e
maiores parcelas do escoamento passam a circular na rede pluvial
e nos arroios diminuido a
recarga dos aqferos, passando a haver menos escoamento de
base.
A figura 70 mostra o efeito da urbanizao sobre o comportamento
hidrolgico.
re
a n
o
urb
an
iza
da
re
a n
o
urb
an
iza
da
-
255
t1 t2 tempo
Qmx.2
Qmx.1
15.2. EFEITO DA URBANIZAO SOBRE O ESCOAMENTO SUPERFICIAL
O escoamento superficial o excesso de gua no infiltrado da
precipitao que surge
sobre o solo pela ao da gravidade, na direo das cotas mais
baixas, vencendo
principalmente o atrito com a superficie do solo. , por isso, um
escoamento rpido se
comparado ao escoamento subterrneo e mesmo ao hipodrmico. Pode
ser capturado por
depresses e banhados (deteno superficial), onde infiltra,
evapora ou amortecido. O
escoamento superficial livre manifesta-se inicialmente na forma
de pequenos filetes de gua
que se moldam ao microrrelevo do solo. A eroso de partculas de
solo em seus trajetos na
topografia existente molda, por sua vez, uma microrede de
drenagem efmera que converge
para a rede de cursos dgua mais estveis, formada por arroios e
rios.
A figura 71 mostra o efeito da urbanizao sobre o escoamente
superficial.
Figura 71 Efeito da urbanizao sobre o escoamento superfcial,
segundo TUCCI, 2002.
Em sntese, a urbanizao desequilibra o fluxo natural das guas,
seja ela mesmo
alterando os volumes dos diversos processos hidrolgicos, seja
interpondo-se ao caminho
natural delas.
As consequncias objetivas da urbanizao so as seguintes:
Inundaes ribeirinhas: ocorrem principalmente pelo processo
natural no
qual o rio escoa pelo seu leito maior, assim este tipo de
enchente decorrncia
-
256
de processo natural do ciclo hidrolgico, de modo que, quando a
populao
ocupa o leito maior, que so reas de risco, os impactos so
freqentes (Tucci,
2002);
Inundaes intra-urbanas: a impermeabilizao do solo reduz ou at
mesmo
evita a infiltrao da chuva no solo, produzindo mais gua para
drenagem e a
rede pluvial acelera os escoamentos, favorecendo a acumulao de
gua em
pontos de saturao.
Com respeito s inundaes ribeirinhas, baseado em Tucci (2002),
podemos apontar o
seguinte:
na quase totalidade das cidades brasileiras, mesmo as com Plano
Diretor, no
existe nenhuma restrio quanto ao loteamento de reas de risco de
inundao,
e uma seqncia de anos sem enchentes razo suficiente para que
empresrios loteiem reas inadequadas;
populao de baixa renda invade com facilidade reas ribeirinhas
que
pertencem ao poder pblico;
reas de mdio risco, que so atingidas com freqncia menor,
sofrem
prejuzos significativos quando as enchentes as atingem.
Desta forma, os principais impactos sobre a populao so (Tucci,
2002):
prejuzos de perdas materiais e humanas;
interrupo da atividade econmica das reas inundadas;
contaminao por doenas de veiculao hdrica como leptospirose,
clera,
entre outras;
contaminao da gua pela inundao de depsitos de material txico,
de
estaes de tratamentos entre outros.
As inundaes devido a urbanizao, por outro lado, acarretam nos
seguintes impactos
principais (Tucci, 2002):
aumento das vazes mximas e da sua freqncia;
aumento da produo de sedimentos devido desproteo das superfcies
e
produo de resduos slidos (lixo);
deteriorao da qualidade da gua superficial e subterrnea, devido
a lavagem
das ruas, transporte de material slido e s ligaes clandestinas
de esgoto
cloacal e pluvial e contaminao de aqiferos;
-
257
15.3. REEQUILBRIO DO CICLO HIDROLGICO URBANO
Deve-se buscar:
Favorecer a infiltrao da chuva no solo para no saturar a rede
pluvial
existente nem incentivar a construo excessiva de rede de
condutos e canais
para drenagem.
Promover onde possvel a reservao temporria das guas pluviais
para
tambm no onerar a rede pluvial e propiciar alagamentos em locais
indevidos.
OBSERVAES: 1) O ideal fazer com que o ciclo hidrolgico em meio
urbano
tenha volumes dgua nos diversos compartimentos (escoamento
superficial, infiltrao no
solo, evapotranspirao) em nveis anlogos situao de
pr-urbanizao.2) Os
reequilbrios necessrios inserem-se dentro de uma filosofia
ambientalisla da gesto da
drenagem pluvial, na qual a drenagem urbana deve se integrar ao
planejamento urbano
ambiental das cidades, deixando de ser apenas um mero problema
de engenharia. A palavra-
chave sustentabilidade.
15.4. IMPACTOS DO DESENVOLVIMENTO URBANO NA DRENAGEM
15.4.1. Consideraes
Com a urbanizao, temos os principais impactos de quantidade e de
qualidade, tais
como:
bacias de pequeno porte, onde se concentra a rea
impermeabilizada;
aumento da vazo de pico e antecipao da frequncia de
ocorrncia;
aumento do volume do escoamento superficial;
diminuio da evaporao e da recarga subterrnea;
aumento da poluio de origem pluvial;
aumento da produo de sedimentos.
Aumento da vazo mdia de cheia (6 a 7 vezes) devido
impermeabilizao.
-
258
Reduo do tempo de concentrao e aumento das reas impermeveis
devido
canalizao.
15.4.2. Fatores agravantes das inundaes
Temos:
Canalizao de crregos sem a devida anlise de impactos jusante
(transferncia de inundaes de um ponto para outros).
Uso do sistema de drenagem para esgotamento sanitrio domstico e
industrial;
Ocupao das reas de inundao pela populao depois de anos de
cheias
menores;
Aumento da produo de sedimentos;
Geralmente, as reas mais atingidas so de populaes pobres;
No existe tradio em medidas preventivas nas reas de inundao.
-
259
16. IMPORTNCIA E COMPETNCIA DOS SISTEMAS DE DRENAGEM
16.1. RESPONSABILIDADE
No Brasil, institucionalmente, a infraestrutura de microdrenagem
reconhecida como
competncia dos governos municipais que devem total
responsabilidade para definir as aes
no setor, ampliando-se esta competncia em direo aos governos
estaduais e at federais na
medida em que crescem de relevncia as questes de maior
abrangncia como dissipador de
energia, canalizao de rios, estudo das bacias hidrogrfica,
etc.
16.2. OCUPAO DO SUB-SOLO NA VIA PBLICA
Um sistema de drenagem de guas pluviais por ser constitudo de
tubulaes de
grande porte, normalmente interfere com outras redes tais como,
tubulaes de gua, esgoto,
gs, dutos (cabos) eltricos, telefnicos, etc. Esse aspecto deve
merecer cuidadoso estudo,
principalmente na fase de execuo, quando pode aparecer tais
obstculos cadastrados ou no.
16.3.CONSEQUNCIAS DA URBANIZAO
Na implantao de uma cidade, o desmatamento pode causar eroso num
certo local
do terreno e consequentemente assorear outros locais mais
baixos, isto se, o desenvolvimento
urbano ocorrer de forma desordenada.
Uma ocupao urbana bem planejada deve sempre prever obras que,
possibilitem
adequado escoamento das guas pluviais excessivas, evitando
inundaes, acmulo de gua
parada e velocidades excessivas. Com o aumento da rea impermevel
(aumento da vazo)
muitas cidades esto passando por dificuldades (transtornos) nas
regies sujeitas as
inundaes com prejuzos materiais, sociais e sanitrios.
Uma coleta de lixo ineficiente, somada a um comportamento
indisciplinado dos
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260
cidados, acaba por entupir galerias, bueiros e poluir ainda mais
as guas do corpo receptor
(rio, lago).
Os problemas de controle de poluio diretamente relacionados
drenagem urbana
tm sua origem na deteriorao da qualidade dos cursos receptores
das guas pluviais. Alm
de aumentar o volume do escoamento superficial direto, a
impermeabilizao da superficie
tambm faz com que a recarga subterrnea, j reduzida pelo aumento
do volume das guas
servidas (conseqncia do aumento da densidade populacional),
diminua ainda mais,
restringindo as vazes bsicas a nveis que podem chegar a
comprometer a qualidade da gua
pluvial nestes cursos receptores, no bastasse o fato de que o
aumento do volume das guas
servidas j um fator de degradao da qualidade das guas
pluviais.
Dentre os problemas relativos ocupao do solo, sobressaem-se as
conseqncias da
proliferao de loteamentos executados sem condies tcnicas
adequadas, decorrente da
desonestidade e da ausncia quase total de fiscalizao apropriada,
idnea e confivel, o que
dificulta (e muito) a aplicao de critrios tcnicos na liberao de
reas para loteamento.
Como conseqncia direta da ausncia absoluta da observao de normas
que
impeam a ocupao de cabeceiras ngremes e de vrzeas de inundao, so
ocupados
terrenos totalmente inadequados ao assentamento. Os problemas
sociais decorrentes,
principalmente, da migrao interna, faz com que grandes
contingentes populacionais se
instalem em condies extremamente desfavorveis, desprovidos das
mnimas condies de
urbanidade, inviabilizando a imposio das mais bsicas normas de
atenuao de inundaes.
Compostas em grande parte por indivduos analfabetos ou
semi-alfabetizados, estas
comunidades no tem interesse em qualquer tentativa de elucidao
de problemas tipicamente
urbanos.
O xodo rural e o conseqente crescimento desenfreado e catico das
populaes
urbanas no Brasil tm contribudo negativa e significativamente
aos problemas relacionados
s questes da drenagem urbana. A inexistncia de controle tcnico
da distribuio racional
da populao dificulta a construo de canalizaes para que se possa
eliminar reas de
armazenamento. Dentro da realidade brasileira, a hipertrofia
acelerada e desordenada das
grandes cidades faz com que dificilmente seja possvel impedir o
loteamento e a ocupao de
reas vazias, j que no h interesse do poder pblico em
desapropri-las e ocup-las
adequada e racionalmente, fazendo que surjam reas extensas e
adensadas sem qualquer
critrio (Professor: Antonio Cardoso Neto).
-
261
16.4. PLANO DIRETOR
Um plano de desenvolvimento urbano deve considerar de modo mais
amplo os
aspectos relativos ao escoamento de guas pluviais, procurando
controlar a
impermeabilizao com mais reas permeveis (grama, brita, elementos
vasados, etc),
preservar reas para reteno natural e principalmente rea para
escoamento dos excessos de
gua ao longo dos fundos de vale.
Assim, um plano diretor deve considerar o problema do escoamento
das guas
superficiais excessivas e, principalmente, adequar os fundos de
vale para as vazes de
enchentes que ali podero ocorrer. Muitas vezes mais econmico
adequar o uso de um
fundo de vale as inundaes peridicas do que construir obras de
proteo contra essas
inundaes.
altamente recomendvel que um plano diretor de drenagem urbana
evite medidas
locais de carter restritivo (que freqentemente deslocam o
problema para outros locais,
chegando agravar as inundaes jusante), atravs da bacia
hidrogrfica como um todo.
O plano diretor deve possibilitar a identificao das reas a serem
preservadas e a
seleo das que possam ser adquiridas pelo poder pblico antes que
sejam ocupadas, loteadas
ou que seus preos se elevem e tornem a aquisio praticamente
impossvel. tambm
recomendado um estudo da zona de inundao. O plano de drenagem
deve ser articulado com
outras atividades urbanas (abastecimento de gua, rede de esgoto,
transporte pblico, planos
virios, etc). Do plano deve tambm constar a elaborao de
campanhas educativas que visem
a informar a populao sobre a natureza e a origem do problema das
enchentes, sua
magnitude e conseqncias.
OBSERVAO: A solicitao de recursos deve ser respaldada tcnica
e
politicamente, dando sempre preferncia adoo de medidas
preventivas de maior alcance
social e menor custo.
O plano de Drenagem Urbana deve obedecer aos controles
estabelecidos no plano da
bacia no qual estiver inserido, lembrando que o uso do solo, a
Constituio Federal, define
que de responsabilidade do Municpio.
O esquema a seguir mostra o controle do ciclo da gua nas
cidades.
-
262
OBSERVAO: Na implantao da urbanizao de uma cidade, o projeto
de
drenagem dever fazer parte do projeto de urbanizao e de todas as
demais obras de infra
estrutura. Para implementar medidas sustentveis na cidade
necessrio desenvolver o
Plano Diretor de Drenagem Urbana. O Plano se baseia em princpios
onde os principais so
os seguintes: (a) os novos desenvolvimentos no podem aumentar a
vazo mxima da
jusante; (b) o planejamento e controle dos impactos existentes
devem ser elaborados
considerando a bacia como um todo; (c) o horizonte de
planejamento deve ser integrada ao
Plano Diretor da cidade; (d) o controle dos efluentes deve ser
avaliado de forma integrada
como o esgotamento sanitrio e os resduos slidos.
16.5. ALTERAES NO CORPO RECEPTOR
Com a implantao de um sistema de guas pluviais, conseqentemente
aumentar a
vazo de pico no ponto de lanamento, alterando as condies de
escoamento do corpo
receptor (rios, lagos, oceanos).
As bocas de descarga das galerias de guas pluviais, quando no h
dissipador de
energia so facilmente obstrudas pelo crescimento da vegetao
circunvizinha tubulao.
-
263
Este crescimento faz com que os materiais slidos encontrados no
interior da tubulao e
carregados pela chuva, se acumulem nos pontos de lanamento
prejudicando o bom
funcionamento da galeria, podendo surgir reas alagadas.
16.6. REAS DE CONHECIMENTO
Num projeto de galeria de guas pluviais h a necessidade de rever
alguns assuntos de
Hidrologia e de Hidrulica, como veremos no decorrer deste
material.
OBSERVAO: Como na maioria dos projetos que envolvem a
Engenharia
Sanitria, o de guas Pluviais importante que se conhea as reas
(terrenos) adjacentes,
principalmente as reas montante e a jusante da rea em
questo.
16.7. RESERVATRIOS URBANOS SECOS
Alguns lugares pblicos principalmente os localizados em zonas
baixas das cidades,
podem ser utilizados para armazenar temporariamente as guas das
chuvas, atravs de
reservatrios enterrados ou semi-enterrados com o propsito de
amortecimento das descargas
mximas.
Atualmente a maior dificuldade no projeto e implementao desses
reservatrios a
rea disponvel e a quantidade de lixo transportada pela drenagem
que obstrui a entrada da
gua nos reservatrios, e com o seu represamento pode vir a se
constituir em uma eventual
fonte de molstias e at de epidemias.
16.8. DRENAGEM EM RODOVIAS
As guas em rodovias devem ter seu escoamento controlado, pois
poder ocorrer
eroso nos acostamentos e taludes de cortes, resultando em
manuteno cara e perigosa
-
264
devido ao trfego de veculos.
As valetas ao longo das rodovias, em geral, so construdas em
forma de V raso, j
que essa seo pode ser facilmente conservada e oferece menos
riscos aos veculos.
Estimativas indicam que aproximadamente um quinto (1/5) do custo
das rodovias
destina-se a valas, bueiros e outras estruturas que visam
drenagem.
16.9. ESTUDOS PARA IMPLANTAO DE UM SISTEMA DE DRENAGEM
16.9.1. Diagnstico da situao atual
Devemos aplicar uma metodologia apropriada, iniciando pela
coleta de dados tais
como, situao scio-econmica da rea a ser beneficiada; condies
naturais do escoamento;
intensidades de chuvas; valores das vazes j ocorridas;
dificuldades de implantao das
obras; tipo de terreno etc. Com os dados confiveis, justifica-se
a necessidade da execuo da
obra, como por exemplo, indicando as reas que esto sujeitas s
inundaes, os prejuzos
sociais, materiais e sanitrios.
16.9.2. Prognstico da situao
Devemos considerar os dados de crescimento econmico, social e
urbano, pois, as
vazes de escoamento superficial so estimadas considerando a
previso da
impermeabilizao no horizonte do projeto. Portanto, aps a anlise
de todos os dados
resultados qualitativos e quantitativos do prognstico, estes
normalmente que definem a
implantao de um sistema de galeria, pois a situao futura sero
mais crticas (severas) que
as atuais.
16.9.3. Solues alternativas
Obviamente antes de se implantar qualquer sistema, devemos
considerar o benefcio e
o custo que em regra alto. De um modo geral sempre so feitos
estudos alternativos visando
diminuir os custos.
-
265
16.9.4. Estudos Regionais
No caso de crregos que atravessam zonas urbanas e suburbanas,
deve-se levar em
conta o tipo de canalizao a ser feita: um canal em terra sem
revestimento ou um canal
revestido. Observe que um canal sem revestimento custar menos,
mais em compensao
exigir, cuidados com a proliferao de mosquitos aps as enchentes
em locais onde houver
grama, eroso em seus taludes, desapropriaes ou reduo de faixas
laterais destinadas ao
trfego.
Apesar de independentes, as obras de macrodrenagem e
microdrenagem, mantm um
estreito relacionamento, devendo ser projetadas conjuntamente
para uma determinada rea.
As obras de macrodrenagem consistem em retificar ou ampliar as
sees dos cursos
naturais, construo de canais artificiais ou galerias de grandes
dimenses e estruturas
auxiliares para proteo contra eroses e assoreamento.
Os revestimentos utilizados em canais podem ser de concreto
armado ou ciclpico,
alvenaria de pedra argamassada, pedras, pr-moldados, gabies e
gramas em pontos
raramente atingidos pela gua com plantio de placas ou mudas.
Vantagens de revestir os canais:
- diminui os desbarrancamentos dos taludes;
- diminui as eroses de fundo e das margens;
- diminui as perdas por infiltrao;
- aumento da velocidade da gua;
- impede o crescimento da vegetao, e;
- diminui a freqncia da manuteno.
OBSERVAO: A maior desvantagem o custo.
16.9.5. Consideraes finais
Infelizmente, na prtica, tem-se mostrado que a relao entre
custos das obras e os
prejuzos previsveis quase sempre a soluo adotada no a mais
tecnicamente conveniente.
Apesar de haver uma tendncia generalizada de se declarar
prejuzos maiores que os
realmente ocorridos, os danos causados, por exemplo, por uma
inundao so grandes,
podendo ocasionar perdas de vidas humanas, alm de prejuzos
materiais e perda de prestgio
de administradores municipais.
-
266
17. PARTES CONSTITUTIVAS DE UM SISTEMA DE DRENAGEM URBANA
17.1. MICRO E MACRODRENAGEM
A microdrenagem urbana consiste do sistema de condutos
principais a nvel de
loteamento ou de rede primria urbana em que capta atravs de
bocas-de-lobo as guas
excessivas e as leva para os fundos de vale, vrzeas, etc,
enquanto que a macrodrenagem
abrange crregos, rios, que so responsveis pelo escoamento final
(normalmente aps o
dissipador de energia) dessas guas.
17.2. SARJETAS
So pequenos canais situados ao longo da guia (meio fio) com a
finalidade de dirigir o
escoamento superficial para a captao. As sarjetas devem manter o
fluxo dentro de sua
capacidade e dentro das velocidades admissveis mnimas e mximas
pr-estabelecidas por
normas.
17.3. CAPTAES
So dispositivos (caixas de concreto ou alvenaria) chamados de
BOCAS DE LOBO
localizados em intervalos ao longo das sarjetas, com a
finalidade de captar o escoamento
superficial quando a vazo ultrapassa a capacidade da sarjeta
(guas excessivas) ou quando a
gua tende a ficar parada (pontos baixos) ou ainda quando a
velocidade for muito grande.
Observe nos cruzamentos de ruas e ou avenidas que as bocas de
lobo se localizam antes das
faixas de pedestres.
-
267
17.4. CONDUTOS DE LIGAO
So condutos que tm como finalidade, encaminhar a gua captada
galeria
propriamente dita. So condutos que ligam as bocas de lobo as
caixas de ligao mais
prximas ou a poos de visita ou at mesmo ligam boca de lobo com
boca de lobo.
17.5. CAIXAS DE LIGAO
So caixas de concreto ou alvenaria sem tampo externo para visita
(sem entrada para
os homens do servio). Destinadas a ligar galeria aos condutos de
ligao de bocas de lobo
ou conectar duas ou mais canalizaes de esgotamento de bocas de
lobo, quando se desejar
reuni-las em um nico conduto.
17.6. POOS DE VISITA
Poo de visita uma cmara visitvel atravs de uma abertura
existente na sua parte
superior, ao nvel do terreno, destinado a permitir a reunio de
dois ou mais trechos
consecutivos.
Proporcionam acesso as pessoas de servio aos condutos para
inspeo, limpeza e
reparos e funcionam como caixas de ligao. So semelhantes aos
P.V. de esgoto.
Podem ser previstos nas seguintes situaes:
- mudanas de direo ou declividade da galeria;
- junes de galerias;
- mudanas de dimetro;
- trechos longos, de modo que a distncia entre dois poos de
visita sucessivos
no exceda cerca de 100 metros. Esta distncia pode ser maior ou
menor de acordo
com a velocidade de escoamento e do sistema de limpeza e
manuteno.
-
268
17.7. GALERIAS
So canalizaes fechadas e subterrneas, destinadas a receber as
guas pluviais
atravs dos condutos de ligao e conduzi-las ao seu destino final
que pode ser um rio, lago,
oceano, etc.
17.8. CANAIS DE DRENAGEM
So obras artificiais destinadas a conduzir o excesso de gua de
uma regio, que
depende principalmente da topografia do terreno e da natureza do
solo, que determinam a
declividade longitudinal do canal e as inclinaes dos taludes.
Tambm existem outros fatores
que podem interferir no projeto principalmente na construo de um
canal de drenagem, como
por exemplos, a existncia de obras prximas ou no alinhamento do
futuro canal, condies
construtivas etc.
17.9. DISSIPADOR DE ENERGIA
So obras especiais destinadas a diminuir as velocidades do fluxo
de gua, para evitar
efeitos prejudiciais estrutura ou natureza de um canal. Os
dissipadores de energia so
utilizados nas bocas de descarga das galerias, que tambm ajudam
a evitar o crescimento da
vegetao no ponto de lanamento.
17.10. PISCINES
Os piscines (enormes reservatrios) tm o objetivo de armazenar as
guas das chuvas
durante o pico e reduzir a velocidade com que elas chegam aos
rios e crregos, evitando
transbordamento e alagamento em regies baixas.
-
269
Aps as chuvas, as guas armazenadas so liberadas atravs de
comportas.
So Paulo possui vrios piscines com volume de armazenamento
variando de 100000
m a 500000 m.
17.11. APRESENTAO EM PLANTA DAS PRINCIPAIS PARTES
CONSTITUINTES
A seguir temos exemplos de localizao de bocas de lobo (BL),
condutos de ligao
(CL), caixas de ligao (CX), poos de visita (PV) e a galeria
propriamente dita em ruas
pblicas.
Exemplo 01 Localizao das singularidades, condutos de ligaes e
galeria ao longo
de uma rua, segundo a Secretaria Municipal de Servios Pblicos da
cidade de Maring.
-
270
Passeio
Passeio
Passeio
Passeio
faixa de
pedestre
sarjeta
PV Galeria
45
45
45
45
CL CL
CX
CX
CL
CL
Exemplo 02 Localizao das singularidades, condutos de ligao e
galeria num
cruzamento, segundo a Secretaria Municipal de Servios Pblicos de
Maring.
-
271
18. MANUTENO E LIMPEZA DOS SISTEMAS DE GALERIAS DE
GUAS PLUVIAIS
18.1. INTRODUO
Dentre as possibilidades de poluio dos mananciais, daremos nfase
poluio
provocada pelo lanamento de poluentes atravs das galerias de
guas pluviais que possam
prejudicar a qualidade da gua de rios e lagos que abastecem
diversos municpios.
Quando uma galeria obstruda normalmente ocasiona o surgimento de
reas alagadas
com transtorno para a populao local. A desobstruo se faz
necessria, onde muitas vezes
h a necessidade de se refazer trechos inteiros da galeria
obstruda com custos altssimos.
A prtica tem mostrado que em muitos casos mesmo que um projeto
de galeria de
guas pluviais tenha sido projetado e executado conforme as
Normas Brasileiras ainda assim
tm trazido problemas como os citados.
18.2. MANUTENO DAS BOCAS DE LOBO
18.2.1. Consideraes
A limpeza rotineira de bocas de lobo atribuio em geral ao Servio
de Limpeza
Pblica por estar ligada varrio das vias pblicas e por no
depender de abertura e
reconstruo de pavimento.
imprescindvel proceder a sua limpeza peridica a fim de se evitar
o carregamento
de slidos para os ramais e galerias de guas pluviais
obstruindo-os total ou parcialmente.
A freqncia de limpeza de bocas de lobo deve ser executada em
funo das
caractersticas de cada regio.
-
272
18.2.2. Caractersticas pluviomtricas
Regies onde o ndice pluviomtrico alto (limpeza mais freqente) ou
baixo
(limpeza menos freqente) a chuva carrega os materiais
encontrados nas vias pblicas para o
interior das caixas das bocas de lobo, com possibilidades desse
material ir para a galeria
obstruindo-a.
18.2.3. Caractersticas da vegetao
A arborizao do Municpio tambm de grande importncia para
determinao da
freqncia de limpeza das bocas de lobo, sendo as rvores, grandes
contribuintes para o
depsito de folhas e flores nas vias pblicas, que acabam sendo
levadas junto com a argila
para o interior das caixas das bocas de lobo.
18.2.4. Caracterstica do Solo
Um solo arenoso facilmente carregado pela chuva e mesmo quando
ele se encontra
depositado no interior da boca de lobo, ele facilmente carregado
pela chuva seguinte. Um
solo argiloso, por sua vez, se deposita no interior das bocas de
lobo em muitas vezes junto
com folhas e flores compactado de forma que a chuva no consegue
transport-los atravs da
galeria, permanecendo no interior da boca de lobo at sua
retirada.
18.2.5. Caractersticas topogrficas
Cidades que possuem uma topografia muito acidentada tem ruas e
avenidas com
grande declividade o que em geral acarreta certa dificuldade
para captar essas guas atravs
das bocas de lobo, onde uma percentagem considervel passa pela
boca de lobo sem ser
captada trazendo transtornos jusante. J em lugares com baixa
declividade, fundos de vale,
estas reas esto sujeitas a inundaes e alagamentos.
18.2.6. Caractersticas econmicas
Nas cidades, devem ser feito um levantamento das caractersticas
comerciais das
vrias regies, para a determinao da freqncia da limpeza das bocas
de lobo.
-
273
Regies onde h presena de supermercados, comrcio cerealista,
feiras livres, so
locais onde restos de alimentos, embalagens so constantemente
encontrados nas vias
pblicas e que, no havendo uma boa limpeza das mesmas, podem ser
carregados para o
interior das bocas de lobo.
Com estas consideraes, o municpio deve fazer uma escala de
freqncia de
limpeza, onde com mais freqncia nesse tipo de comrcio e com
menos freqncia, por
exemplo, em zonas residenciais.
OBSERVAO: O ideal fazer uma limpeza antes e outra aps o perodo
de
chuvas.
18.3. EXECUO DA LIMPEZA DAS BOCAS DE LOBO
18.3.1. Limpeza manual
A limpeza manual executada com a utilizao de ps de ngulo reto e
ganchos.
Primeiro retiram-se a tampa da boca de lobo utilizado um gancho
prprio para tal ou
at mesmo com uma picareta. Retirada a tampa, faz-se a limpeza
retirando-se todo o material
do interior da caixa com auxlio das ps. Quando o material se
encontra muito compactado a
sua retirada feita com o auxlio de gua que ajuda a descompactar
o material, atravs de
caminhes pipa.
Aps a retirada do material verificado o estado de conservao dos
condutos de
ligao e da galeria, limpando o passeio e o leito carrovel e
retirando no mesmo dia todo o
material encontrado.
OBSERVAO: O sistema manual de limpeza cansativo, incmodo e de
baixo
rendimento.
18.3.2. Limpeza mecanizada
A limpeza pode ser feita por:
-
274
18.3.2.1. Caminhes eductores
Possuem equipamentos com dispositivos aspiradores que sugam o
material depositado
no fundo da caixa. Atravs da utilizao de um tubo acoplado uma
mangueira de suco do
caminho, executada a limpeza, a extremidade livre do tubo
serrilhada e um sistema
hidrulico de movimentao da mangueira possibilita o esboroamento
do material para sua
posterior aspirao.
Estes veculos possuem tambm um sistema especfico para a remoo do
material
compactado, atravs da utilizao de jatos de gua que tambm servem
para a lavagem final
dos passeios e da pavimentao circunvizinha caixa.
18.3.2.2. Caminho hidro-jato vcuo (tatuzo)
Possui um reservatrio com capacidade para 6000 litros de gua,
uma bomba de alta
presso, mangueiras e bicos especiais para a desobstruo e limpeza
das tubulaes. O
caminho possui mais um reservatrio para 4000 litros equipado com
bomba de suco
utilizada para a retirada de detritos das bocas de lobo, caixas
de ligao e poos de visita.
18.4. DESOBSTRUO DE RAMAIS E GALERIAS
A desobstruo de ramais e galerias constitui um dos servios mais
trabalhosos entre
os atribudos Limpeza Pblica, pois requer em muitos casos
abertura e reposio de
pavimentao, construo de novos poos de visita, bocas de lobo,
reconstruo de trechos de
galeria de guas pluviais e outras obras.
A limpeza de galeria acontece juntamente com a limpeza e
manuteno das bocas de
lobo, sendo, portanto, de igual importncia, trazendo benefcios
sade pblica e ao conforto
da populao.
Recomenda-se tambm a limpeza da boca de descarga da galeria,
pois uma vez que
esta estiver obstruda (principalmente pelo crescimento da
vegetao local), a limpeza dos
ramais e da galeria no teriam os resultados desejados.
-
275
18.5. CAUSAS MAIS COMUNS NA OCORRNCIA DE OBSTRUO DE
GALERIAS DE GUAS PLUVIAIS
18.5.1. Pequena declividade da galeria
Mesmo utilizando as declividades mnimas permitidas por Normas,
conforme os
materiais depositados nas ruas e avenidas o seu transporte
utilizando as guas das chuvas
dificultado, resultando na sua obstruo parcial ou at mesmo
total.
18.5.2. Ausncia ou deficincia das atividades de varrio das vias
pblicas
A ausncia da varrio peridica das vias pblicas resulta em um
acmulo de diversos
materiais tais como folhas, flores, galhos de rvores pequenos,
solo, papis e lixo de pequenas
dimenses que vo parar nas sarjetas e so carregados pelas guas
das chuvas para as bocas
de lobo, tubulao de ligao, caixa de ligao, poos de visita e no
fundo da galeria, que com
o passar do tempo sofrem um processo de compactao e com isso
diminuindo a seco de
escoamento.
18.5.3. Ausncia da manuteno das bocas de lobo
A manuteno e limpeza das bocas de lobo como vimos um dos fatores
mais
importantes para se evitar a obstruo da galeria de guas
pluviais.
18.5.4. Intensidade das precipitaes
Observe que as chuvas rpidas e fracas na maioria das vezes
prejudicam o escoamento
das guas pluviais, que transportam materiais levando-os at o
interior das tubulaes
depositando-os ali mesmo sem atingir as bocas de descarga, j com
as chuvas de longa
durao e de grande intensidade estas j por possurem um grande
volume de gua, carregam
os materiais at o lanamento da galeria evitando assim a sua
obstruo.
-
276
18.5.5. Caractersticas da vegetao circunvizinha galeria
A presena de rvores de grande porte atravs de suas razes pode
penetrar nas juntas
dos tubos (cimento e areia) indo para o interior da tubulao,
formando uma malha onde os
materiais que esto sendo carregados pela gua da chuva so
interceptados (parcialmente ou
totalmente) e assim obstruindo trecho.
18.5.6. Lanamento de lixo domstico nas galerias
O lanamento de folhas, flores e lixo encontrados nas sarjetas e
passeios para o
interior das bocas de lobo atravs da limpeza (varrio) feita
pelas donas de casa e
comerciantes so cenas vistas diariamente. Ainda podemos notar
outros tipos de
desinformao da populao, tais como lavagem de caladas e sarjetas
empurrando
normalmente com uma vassoura a sujeira para as bocas de lobo, a
falta de coleta de lixo em
algumas regies que resultam no carregamento de parte desse lixo
para as galerias.
OBSERVAES: 1)Materiais de grandes dimenses, como pedaos de
madeira,
tijolos, garrafas descartveis, entre outros so constantemente
encontrados no interior das
bocas de lobo, caixas e galerias. 2)O trabalho com TATUZO
(equipamento de alta presso
destinado a fazer a limpeza de tubulaes entupidas) necessita de
uma retro-escavadeira
para a retirada do lixo acumulado e um caminho para carregar
este lixo.
-
277
19. HIDRULICA DOS SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA (MEDIDAS
CONVENCIONAIS)
19.1. TIPOS DE ESCOAMENTO EM CANAIS
19.1.1. Permanentes
O escoamento ou regime permanente se a velocidade local em um
ponto qualquer da
corrente permanecer invarivel no tempo, em mdulo e direo. A
profundidade, a vazo e a
rea molhada etc. mantm constante ao longo do canal, com uma
continuidade de vazo.
19.1.2. No permanentes
O escoamento ou regime no permanente se a velocidade em um certo
ponto varia
com o passar do tempo, que neste caso no existe uma continuidade
de vazo.
A altura dgua, a rea molhada e o raio hidrulico variam de seo
para seo e no
tempo.
OBSERVAO: O escoamento dito uniforme desde que as
velocidades
(trajetrias) sejam paralelas entre si e constantes ao longo de
uma mesma trajetria e a linha
dgua paralela ao fundo (altura da gua constante). Quando as
trajetrias no so
paralelas entre si o escoamento dito no uniforme, a declividade
da linha dgua no
paralela declividade de fundo e os elementos variam de seo para
seo.
Classificao dos movimentos:
Q e V constantes = movimento permanente e uniforme
Q constante e V varivel = movimento uniformemente variado
Q e V variveis = movimento variado
-
278
19.2. ELEMENTOS GEOMTRICOS DOS CANAIS
19.2.1 rea molhada (AM)
a rea da seo reta do escoamento, normal direo do fluxo.
19.2.2. Permetro molhado (PM)
o comprimento da parte da fronteira slida da seo do canal (fundo
e paredes) em
contato com o lquido.
19.2.3. Raio hidrulico (RH)
a relao entre a rea molhada e o permetro molhado (RH = AM /
PM).
19.2.4. Altura da gua ou tirante dgua (y)
a distncia vertical do ponto mais baixo da seco do canal at a
superfcie
livre.
19.2.5. Altura de escoamento da seo (h)
a altura do escoamento medida perpendicularmente ao fundo do
canal.
19.2.6. Largura de topo (B)
a largura da seco do canal na superfcie livre, funo da forma
geomtrica da
seo e da altura dgua.
19.2.7. Altura hidrulica ou altura mdia (hm)
a relao entre a rea molhada e a largura da seo na superfcie
livre. a altura de
um retngulo de rea equivalente rea molhada.
-
279
19.3. CONSIDERAES SOBRE O PROJETO E CONSTRUO DE
CANAIS URBANOS
19.3.1. Retificao e alargamento
Devem ser feitas, na medida do possvel, de jusante para
montante, pois o contrrio
quando ocorrer chuvas intensas, jusante poder sofrer ainda mais
com as condies de
escoamento.
A retificao de canais e crregos deve ter cuidados especiais
devido diminuio do
comprimento longitudinal com o aumento da declividade e
conseqentemente da velocidade.
19.3.2. Envelhecimento do canal
O projetista deve prever um aumento da rugosidade das paredes e
fundo dos canais em
torno de 10 a 15% devido ao uso e m manuteno do mesmo.
19.3.3. Folga na altura dgua
Prever uma folga em torno de 20 a 25% da altura dgua, acima do
nvel mximo de
projeto (40cm no mximo). Esta folga importante como fator de
segurana, visto que,
poder haver deposio de materiais no fundo do canal e garantia na
previso da vazo.
19.3.4. Canais de concreto
Prever drenos nas paredes e fundo, com certo espaamento
longitudinal, para evitar
subpresso quando o nvel do lenol fretico estiver alto.
19.3.5. Canais em pedras argamassadas
Devem prever drenos nos taludes, pois a alvenaria de pedras
possuem uma certa
permeabilidade, considerando que o fundo seja de concreto
magro.
19.3.6. Declividade em canais
-
280
Deve garantir uma velocidade mnima (mdia) para evitar deposio de
materiais em
suspenso e crescimento de plantas aquticas e uma velocidade
mxima (mdia) para evitar
eroso do material das paredes e fundo do canal.
A tabela 11 mostra alguns valores recomendados para a velocidade
mdia de
escoamento em canais.
TABELA 11 Velocidade mdia em canais em funo dos materiais e das
paredes.
Material das paredes do canal Velocidade mdia (m/s)
Areia 0,30 a 0,60
Terreno arenoso 0,60 a 0,75
Terreno argiloso 0,75 a 0,85
Terreno de aluvio 0,85 a 0,90
Terreno argiloso-compacto 0,90 a 1,20
Solo cascalhado 1,20 a 1,50
Pedregulho, piarra 1,50 a 1,80
Rochas sedimentares moles 1,80 a 2,45
Alvenaria 2,45 a 3,05
Rochas compactas 3,05 a 4,00
Concreto 4,00 a 6,00
19.3.7. Inclinao dos taludes
A mxima inclinao dos taludes deve ser menor que o ngulo de
repouso do material
de revestimento.
A tabela 12 mostra alguns valores para taludes de canais
abertos.
-
281
TABELA 12 Declividade mdia de taludes em canais abertos
Natureza das paredes Z = tg
Canais em terra, sem revestimento 0,3 a 0,5
Canais em saibro, terra porosa 0,50
Cascalho rolio 0,60
Terra compacta, sem revestimento 0,70
Terra muito compacta, paredes rochosas 0,80
Rochas estratificadas 2,00
Rochas compactas, alvenaria acabada,
Concreto
19.4. ENERGIA (CARGA) ESPECFICA (PORTO, 2001)
Muitos fenmenos que ocorrem em canais podem ser analisados
utilizando-se o
princpio da energia.
Uma mesma vazo pode ser escoada num canal, com a mesma energia
especfica de
duas formas diferentes, conforme a declividade do canal.
1 Grande lmina de gua y1 e pequena velocidade, isto , grande
energia potencial
e pequena energia cintica (escoamento subcrtico).
2 Pequena lmina de gua y2 e grande velocidade, ou seja, pequena
energia
potencial e grande energia cintica (escoamento supercrtico).
A energia especfica por unidade de peso, em uma seo qualquer do
canal dada por:
2
2
VE y
g
Isto , a energia especfica a soma da altura dgua no canal (y)
com a carga cintica
(V/2g).
A figura 72 mostra a seo de um canal para uma vazo constante e a
figura 73 ilustra
a variao da energia especfica (E) com a altura dgua (y).
-
282
Figura 72 - Seo de um canal Figura 73 - Energia Especfica (E) x
Altura dgua (y)
Considerando a equao da continuidade Q = SV e a equao da energia
especfica E
= y + g2
V2, temos a equao das vazes.
2
2
..2 Sg
QyE
yESgQ ..2
A figura 74 mostra a representao grfica denominada de curva das
vazes, onde Q
representa o valor de uma vazo para duas lminas y1 e y2. Q ser
mximo para o yc (y
crtico).
Figura 74 Vazo x lminas dgua.
-
283
CONCLUSES
01. Um dado valor de E, pode ocorrer em duas profundidades
diferentes y1 e y2
(figura 4).
02. Existe um ponto E (mnimo) ao qual corresponde uma
profundidade crtica, yc.
Este ponto denominado de crtico Ec (figura 4).
03. O fluxo no ponto crtico ou em suas proximidades instvel. Uma
alterao
pequena de energia pode causar uma alterao significativa na
altura da gua, razo pela qual
deve-se evitar projetos de canais funcionando nas proximidades
do regime crtico.
04. A classificao quanto ao regime de escoamento pode ser
determinado da
seguinte maneira:
Se y > yc subcrtico ou fluvial
Se y = yc crtico, e
Se y < yc supercrtico ou torrencial.
19.5. ESCOAMENTO CRTICO
19.5.1. Definio
Corresponde ao estgio em que a energia especfica mnima para uma
dada vazo ou
o estgio em que a vazo mxima para uma dada energia
especfica.
19.5.2. Velocidade crtica (Vc)
Considerando a equao da energia especfica E = y + g2
V2 e a equao da
profundidade mdia ym = 2(E y), temos:
Vc = my g => .c cV g y
Onde: yc = altura crtica
-
284
19.5.3. Nmero de Froude (Fr)
O nmero de Froude permite classificar os escoamentos livres e
dado pela seguinte
frmula para canais.
m hr
VF
g
Onde:
v velocidade mdia na seo
g acelerao da gravidade
hm altura hidrulica da seo.
Conforme o valor do Nmero de Froude, temos:
Se Fr < 1 subcrtico ou fluvial
Se Fr = 1 crtico
Se Fr > 1 supercrtico ou torrencial
OBSERVAO: Para a seo retangular a altura hidrulica (hm) igual
altura
dgua (y), isto , hm = y.
19.6. MOVIMENTO PERMANENTE UNIFORME (ESCOAMENTO LIVRE)
19.6.1. Frmulas
19.6.1.1. Equao da continuidade:
Q = A V
19.6.1.2. Frmula de Chzy:
V = C I RH
-
285
19.6.1.3. Frmula de Chzy utilizando a equao da continuidade:
Q = C A I RH
19.6.1.4. Frmula de Manning
n
R C
61
H
V = n
1 3
2
HR 2
1
I
19.6.1.5.Composio de frmulas anteriores:
namento-dimensio de
parmetros
I
Q n =
geomtrica forma
32
HR A
-
286
TABELAS
As tabelas 13 e 14 fornecem os valores n para a frmula de
Manning.
TABELA 13 Valores de n em funo das condies das paredes
-
287
TABELA 14 Valores de n.
Fonte: BANDINI, Hidrulica, vol.1.
-
288
19.7. SEO DE CANAIS
19.7.1. Seo retangular
- profundidade crtica (yc) 2
32 g
c
Qy
b
- velocidade crtica (Vc) .c cV g y
- declividade crtica (Ic) 2/3
c
Q.
Ic H
nA R
19.7.2. Seo trapezoidal
- fator da seo crtico (Zc): Zc = g
Qc
- fator da seo (Z): Z =
c
23
cc
y z 2 b
y y z b
onde z = tg
Bordo livre
-
289
19.7.3. Seo circular
- Velocidade Mxima
Se = 257 ou D
y = 0,81
- Vazo mxima
Se = 302,5 ou D
y = 0,94
- ngulo Central ()
= 2arc cos (1 2 D
y)
- rea molhada (Am)
AM = D2
8
sen -
- Raio Hidrulico (RH)
RH = 4
D (1 -
sen)
- Corda (B)
B = D sen
2 = 2 y) - (D y
Profundidade
- Normal
yN = D 2
2 cos - 1
- Crtica
yC = 8
D
2sen
sen -
- Fator da Seo (Z)
Z =
2
1
2sen 32
D sen - 22
5
2
3
-
290
-
291
EXERCCIOS
01) Um canal retangular com revestimento em concreto mal
conservado com 3,0m
de largura transporta 6,0m3/s, determinar os itens 1.1, 1.2, 1.3
e 1.4.
1.1 A profundidade crtica yc;
1.2 A velocidade crtica Vc;
1.3 A declividade crtica Ic.
1.4 Altura (bordo) livre.
Bordo livre
yc
-
292
1.5 Se o mesmo canal tiver uma declividade de 0,002m/m
determinar a
profundidade normal y.
1.6 Classificar o regime de escoamento em subcrtico (fluvial)
crtico ou
supercrtico (torrencial).
02) Um canal trapezoidal construdo em gabies (rochas
irregulares) em boas
condies, com 3m de largura no fundo e taludes de 1H : 1V e
declividade de 0,005m/m,
conduz uma vazo de 15m3/s. Determinar.
2.1 A profundidade normal yN.
2.2 A profundidade crtica yc.
-
293
2.3 Classificar o regime de escoamento em subcrtico (fluvial),
crtico ou
supercrtico (torrencial).
03) Um canal feito para galeria de guas pluviais, em concreto n
= 0,0135 tem
dimetro de 1,20m e declividade de fundo de 0,0055m/m com uma
lmina de gua igual
0,96m. Determinar os itens 3.1, 3.2, 3.3 e 3.4.
3.1 O ngulo central ;
3.2 A rea molhada Am;
3.3 O raio hidrulico RH;
-
294
3.4 A capacidade da galeria Q.
3.5 Para essa mesma galeria s que funcionando para uma vazo de
0,7m3/s, qual
ser a altura da lmina y e verificar o tipo de escoamento.
3.5.1 Capacidade a seo plena QSP.
Determinar os itens 3.1, 3.2, 3.3 e 3.4.
3.5.2 Entrar na tabela: Condutos circulares parcialmente cheios
e determinar y.
3.5.3 Classificar o escoamento em subcrtico (fluvial), crtico ou
supercrtico
(torrencial).
-
295
EXERCCIOS
01) Um canal retangular em concreto n = 0,0135, com 3,00 de
largura, conduz
3600 l/s, quando a profundidade de 1,5m. Determine:
1.1 energia especfica E;
1.2 o regime de escoamento;
1.3 a profundidade crtica;
1.4 a velocidade crtica;
1.5 a declividade crtica.
02) Um canal de drenagem, trapezoidal, em terra com vegetao
rasteira nos
taludes e fundo, com taludes 1,5H : 1,0V, declividade do fundo
1% e a largura do leito junto
ao fundo de 4,00m, e conduz uma vazo de 20m3/s.
Determinar:
2.1 a profundidade normal, yn;
2.2 a velocidade relativa y, V(y);
2.3 profundidade crtica, yc;
2.4 vazo crtica, Qc.
Bordo livre
-
296
03) Uma galeria de guas pluviais de 1,0m de dimetro, coeficiente
de rugosidade
de Manning n = 0,0135 (concreto) e declividade de fundo I = 2,5
103
m/m transporta, em
condio de regime permanente e uniforme, uma vazo de
1,20m3/s.
3.1) Determinar a altura dgua y e a velocidade mdia Vm.
3.2) Qual seria a capacidade de vazo da galeria, se ela
funcionasse na condio de
mxima vazo?
04) Uma galeria de guas pluviais de concreto, aps anos de uso,
apresentou a
formao de um depsito de material solidificado, como mostra a
figura. Supondo que o nvel
dgua na galeria permanea constante e que o coeficiente de
rugosidade do material
solidificado seja o mesmo do concreto, determine em que
percentagem foi reduzida a
capacidade de vazo da galeria.
y = 0,70D
y = 0,20D
-
297
20. ESTIMATIVA DAS VAZES DE GUAS PLUVIAIS
20.1. INTENSIDADE DAS CHUVAS (i)
A intensidade das chuvas (i) a medida da quantidade de chuva que
cai numa rea
num certo tempo.
EXEMPLO:
Uma chuva de 10mm/h, significa que em 1 hora caiu por m, uma
altura de gua de
10mm = 1cm = 0,01m. Considerando que no h evaporao nem
infiltrao.
Chuva
1m
1mh = 1cm
Portanto, o volume acumulado em 1 hora para uma chuva de 10mm,
ser:
V = Ab.h
V = 1m . 0,01m
V = 0,01m
A intensidade da chuva a ser considerada para os estudos do
escoamento superficial
o parmetro bsico para a elaborao do projeto das galerias. Assim
sendo, o projetista deve
obter a equao da chuva para a localidade em questo ou as curvas
intensidade x durao x
freqncia.
A intensidade mdia (im) da precipitao sobre toda a rea drenada
uma grandeza
que mede a altura de gua precipitada na unidade de tempo
(mm/hora ou l/s . ha).
Existem vrias equaes correspondentes s chuvas intensas que so em
funo do
tempo de durao da chuva (t) em minutos e do perodo de recorrncia
(T) em anos. Veja
algumas delas dadas em mm/h.
-
298
im = 1,025
0,172
22) t(
T 7,3462
(So Paulo)
im = 1,15
0,217
26) (
T 5950
t (Curitiba)
im = 1,09
0,213
10) t(
T 2085
(Maring)
OBSERVAO: Para transformar a unidade mm/h para l/s . ha, basta
dividir pelo
fator de transformao 0,36.
EXEMPLO: im = 108 mm/h corresponde a 300l/s . ha
As frmulas citadas so vlidas para t 120 minutos, pois as chuvas
com durao
superior a 120 minutos normalmente no so catalogadas, porque no
dimensionamento de
galerias o tempo de concentrao raramente atinge esse perodo.
Portanto, para o dimensionamento das galerias de guas pluviais s
interessam as
chuvas de maior intensidade, capazes de produzirem maior volume
de gua na unidade de
tempo.
As chuvas de maior intensidade so registradas em aparelhos
chamados pluvigrafos.
Os registros feitos atravs de grande nmero de anos por um
pluvigrafo dizem que a
intensidade mdia de uma chuva tanto maior quanto menor for a sua
durao.
20.2. PERODO DE RETORNO OU TEMPO DE RECORRNCIA (T)
20.2.1. Conceito
Para se decidir o grau de proteo conferido populao com a
construo das obras
de drenagem, deve-se determinar a vazo de projeto. Deve-se,
tambm, conhecer a
probabilidade (possibilidade de ocorrncia) P de o valor de uma
determinada vazo ser
igualado ou superado em um ano qualquer. A vazo de projeto
imposta de tal forma que sua
-
299
probabilidade P no exceda um determinado valor
pr-estabelecido.
EXEMPLOS:
1. Uma chuva de 5mm/h e tempo de ocorrncia 5 anos.
Significa: Essa chuva s ocorre com essa intensidade (ou maior)
uma vez em cada 5
anos. Tambm podemos dizer que a possibilidade de ocorrncia de
20% (1/5).
2. Calcular a vazo de um canal para um perodo de retorno de 30
anos.
Significa: Uma vez a cada 30 anos o canal transbordar.
20.2.2. Consideraes para a escolha de T
1. A escolha e justificativa de um determinado perodo de
retorno, para uma
determinada obra prende-se a uma anlise da economia e da
segurana da obra. A sociedade
atravs de seus representantes pode ajudar a decidir o risco
aceitvel pela comunidade e
quanto ela est disposta a pagar pela proteo desta obra.
2. Quanto maior for o perodo de retorno, maiores sero os valores
das vazes de
pico encontrados e, conseqentemente mais segura e cara ser a
obra. Conseqentemente,
quanto menor for T, a chuva ter uma menor intensidade (maior
durao) obras de menor
porte e menor custo. Lembramos tambm que quanto maior o porte
das obras a sua
interferncia no ambiente urbano sero maiores, conseqentemente
teremos desapropriaes,
relocao de populaes, interrupes no trfego, prejuzos no comrcio
isto durante a fase de
construo das obras, que induzem a custos adicionais e implicaes
polticas de tratamento
delicado. Por isso, de um modo geral, so escolhidos perodos de
retorno pequenos (quanto
menor maior o risco).
3. Para adotar um T, considera-se a dificuldade em melhorar ou
ampliar certa
obra e as conseqncias quando no fizer tal obra, como os
transtornos para a comunidade
quando houver inundaes, alagamentos com certa freqncia e
acidentes com prejuzos
calculveis como, por exemplo, a destruio de aterros e
incalculveis como morte de
animais, pessoas, etc.
O emprego de um perodo de retorno maior, qualquer que seja o seu
valor, significa
que o engenheiro quer adotar um risco calculado. Todavia, h uma
possibilidade de que
aquele perodo de retorno da chuva ser excedido ao menos uma vez
em N anos.
4. Nas reas residenciais o acmulo de gua nas ruas e
principalmente nos
cruzamentos (depende da freqncia e durao), tem menos importncia
que numa zona
-
300
comercial esta menos importante que uma na zona industrial.
5. Cabe ao engenheiro decidir (correr riscos) quando um projeto
de drenagem
envolve simultaneamente vrios perodos de retorno, como por
exemplo, a drenagem em
rodovias com um valor de T e bueiros com outro valor para T.
20.2.3. Tabela para T
A tabela 15 nos sugere alguns valores para o perodo de retorno,
em funo da
ocupao da rea.
TABELA 15 Perodo de retorno em funo da ocupao da rea.
Tipo de obra Tipo de ocupao Perodo de retorno (anos)
Micro-drenagem Residencial 2
Micro-drenagem Comercial 5
Micro-drenagem Edifcios de servios ao pblico 5
Micro-drenagem Aeroportos 2-5
Micro-drenagem reas comerciais e artrias de trfego 5-10
Macro-drenagem reas comerciais e residenciais 50-100
Macro-drenagem reas de importncia especfica 500 Fonte:
CETESB
De um modo geral:
- canalizao de rios...........................................T
= 30 anos.
- rede de guas pluviais (cidade)........................T = 10
anos.
20.3. TEMPO DE DURAO DA CHUVA (td)
o tempo que decorre entre o cair da primeira gota at o cair da
ltima gota na rea
em estudo.
Escolhido o tempo de recorrncia ainda h a necessidade de se
estabelecer o tempo de
durao da chuva que deve estar associado precipitao que poder
causar a maior vazo de
pico em uma seco considerada.
Mostra-se que essa durao da chuva, para a qual ocorre a maior
vazo de pico
aproximadamente igual ao perodo de tempo que uma gota de gua
terica precipitada no
-
301
ponto da bacia mais distante da seco considerada, leva para
atingir essa seco, ou seja, o
tempo necessrio para que toda a rea de drenagem passe a
contribuir para a vazo na seo
estudada. Portanto, a maior vazo de pico dada quando: o tempo de
durao da chuva
igual ao tempo de concentrao.
Em sntese:
CHUVAS
- Fortes (intensas) curta durao.
- Fracas (baixa intensidade) so prolongadas.
20.4. TEMPO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL (ts).
O escoamento superficial considera o movimento da gua a partir
da menor poro de
chuva, que caindo sobre um solo saturado de umidade ou
impermevel escoa pela sua
superfcie. Na verdade o escoamento superficial comea algum tempo
aps o incio da
precipitao (uns 10 minutos aps) e cresce com o tempo at atingir
um valor sensivelmente
constante medida que a precipitao prossegue. Cessada esta, ele
vai diminuindo, at anular-
se.
Parte da gua das chuvas interceptada pela vegetao e outros
obstculos, de onde se
evapora posteriormente. Do volume que atinge a superfcie do
solo, parte retirada em
depresses do terreno parte se infiltra e o restante escoa pela
superfcie, logo que a
intensidade da precipitao supere a capacidade de infiltrao no
solo e os espaos nas
superfcies retentoras tenham sido preenchidos.
As trajetrias descritas pela gua no seu movimento so
determinadas, principalmente,
pelas linhas de maior decline de terreno, portanto o escoamento
superficial influenciado pela
vegetao, tipo de solo, declividade do terreno, da rea da bacia,
etc.
O tempo de escoamento superficial corresponde ao tempo que a gua
leva para chegar
do ponto mais distante (tempo de percurso da gua maior) at a seo
considerada que num
sistema de galerias pluviais o incio da mesma.
O tempo de escoamento superficial (ts), dado em minutos, pode
ser obtido pelas
frmulas de:
-
302
GEORGE RIBEIRO
0,04)(100.I . ).2,005,1(
L 16
pts
10min (galeria de guas pluviais)st
Onde:
L comprimento do maior percurso (talvegue) em Km.
I declividade mdia do percurso em m/m.
p relao entre a rea coberta de vegetao pela rea total da
bacia.
TALVEGUE(L)
Q
KERBY
ts = 1,44
47,0
I
L
n
Para galerias de gua pluviais, recomenda-se: ts 10 minutos.
Onde:
ts tempo de escoamento superficial em minutos
L comprimento do maior percurso em metros
I declividade do percurso (mdia) em metro por metro
n coeficiente relativo natureza do terreno (tabela)
A tabela 16 nos d o valor de n para a frmula de Kerby, em funo
da natureza do
terrreno.
-
303
TABELA 16 Coeficiente n da Frmula de Kerby.
Caracterstica do terreno n
Superfcie lisa e impermevel 0,02
Terreno endurecido e desnudo 0,10
Pasto ralo, superfcie desnuda e moderadamente spera 0,20
Pasto denso (altura mdia) 0,30
Vegetao baixa e densa 0,40
OBSERVAO: Em percursos com trechos de declividades diferentes ts
deve ser
calculado trecho a trecho e somado depois os tempos.
20.5. TEMPO DE CONCENTRAO (tc) (CANHOLI, 2005)
20.5.1. Conceitos
Tempo de concentrao relativo a uma seo de um curso de gua o
intervalo de
tempo contado a partir do incio da precipitao para que toda a
bacia de drenagem passe a
contribuir na seo em estudo. Corresponde ao tempo que a gua leva
para ir do ponto mais
distante da bacia at a seo considerada (maior tempo de
percurso).
Logo, o tempo de concentrao (tc) dado por:
-
304
tc = tS1 + tS2
Onde:
tS1: o tempo que leva uma gota de gua caindo em um ponto extremo
da bacia, at
chegar ao vale de maior extenso (talvegue). Em geral se
caracteriza por pequenas alturas de
lminas dgua e baixas velocidades. Pode ser calculada pela frmula
de George Ribeiro
adaptada.
4,05,0
8,0
2.
..091,0
mm
sIi
Lnt
Onde:
n o coeficiente de rugosidade de Manning (s/m5/2).
L o comprimento do trecho.
im total precipitado em 24 horas para recorrncia de 2 anos
(mm).
Im a declividade mdia do terreno (m/m).
A tabela a seguir (Tabela 17) apresenta alguns valores de n para
escoamento em
superfcies.
TABELA 17 Valores de n para escoamento em superfcies.
Tipo de Superfcie n (Manning)
Asfalto liso 0,011
Concreto liso/ rugoso 0,012
Pisos cermicos 0,015
Pavimento intertravado/ paraleleppedo 0,024
Gramados (esparsos/ densos) 0,15/0,24
Vegetao arbustiva (leve/ densa) 0,40/0,80
Plantaes rasteiras (normais) 0,13
ts2: o tempo que leva uma gota de gua para percorrer o talvegue
at a primeira boca
de lobo. Ocorre aps o trecho sobre a superfcie ts1, onde o
escoamento tende a se concentrar,
formando canais rasos. Pode ser calculado pela seguinte
frmula.
2S
Lt
V
Onde:
L o comprimento do trecho (m).
-
305
V a velocidade mdia do escoamento no trecho (m/min).
Para estimar a velocidade mdia, podemos usar o grfico da Figura
75.
Figura 75 - Estimativa da velocidade mdia em canais rasos (SCS,
1986).
pt : o tempo de percurso dentro da galeria (canalizao). Idem
caso anterior,
isto :
p
Lt
V
Onde, 1/ 2 2/31
. . HV I Rn
Portanto:
1 2c pS St t t t
20.5.2. Tipos de Chuvas
a) Chuva de baixa intensidade (uniforme) e grande durao.
-
306
OBSERVAO: A partir t = tc, sem infiltrao, haver apenas o
escoamento
superficial atingindo a vazo mxima e constante.
b) Chuva intensa (uniforme ) e de curta durao.
Consideraes:
01) Quando em uma rea de drenagem, a durao da chuva corresponde
a toda a rea
da bacia que contribui para o escoamento, ou seja, o tempo de
durao igual tempo de
concentrao da chuva, a vazo ser dita mxima ou crtica ou ainda
vazo de pico.
02) Se por acaso o percurso da gua que aflui a um determinado
ponto puder ser
efetuado de maneiras distintas, considera-se o maior tempo de
percurso.
-
307
20.6. COEFICIENTE DE DEFLVIO (C)
O coeficiente de deflvio ou coeficiente de escoamento
superficial ou coeficiente de
Runoff representa no projeto de galerias de guas pluviais, a
parcela de gua de chuva cada
na rea contribuinte que atinge a respectiva boca de lobo.
Esse coeficiente, inferior unidade, depende principalmente:
- do grau de permeabilidade da rea contribuinte.
- do tempo de durao da chuva.
- do tipo e utilizao do solo.
- da declividade de bacia.
Se as reas contribuintes das bocas de lobo que alimentam uma
seco da galeria
forem constitudas de subreas com coeficientes diferentes, deve
ser adotado para a rea total
um coeficiente resultante da mdia ponderada desses
coeficientes.
O coeficiente de deflvio pode aumentar no futuro, pois se uma
rea hoje
pavimentada com paraleleppedos sem rejuntamento no futuro pode
receber um capeamento
asfltico.
O valor C normalmente aumenta tambm, com a durao da chuva, pois
a medida que
a chuva se desenvolve as depresses nos terrenos vo enchendo de
gua o terreno permevel
vai se saturando e com isso aumentando o escoamento
superficial.
O valor de C pode ser estimado empregando-se a expresso de
Horner:
C = 0,364 log tc + 0,0042 p 0,145
Onde:
tc tempo de concentrao em minutos
p porcentagem (taxa) da rea impermeabilizada (ex: p = 80% - rea
urbana
ocupada ou que ser ocupada).
A tabela 18 apresenta alguns valores de C (coeficiente de
Deflvio), que podem ser
sugeridos para projetos de redes de drenagem.
-
308
a) De acordo com a ocupao da rea.
TABELA 18 (a) Valores do coeficiente de Runoff (C).
Natureza da ocupao da rea Coeficiente C
reas centrais, densamente construdas, com ruas
pavimentadas 0,70 a 0,90
reas adjacentes ao centro, com ruas pavimentadas 0,50 a 0,70
reas residenciais com casas isoladas 0,25 a 0,50
reas suburbanas pouco edificadas 0,10 a 0,20
b) De acordo com o revestimento da superfcie.
TABELA 18 (b) Valores do coeficiente de Runoff (C).
Natureza da Superfcie Coeficiente C
Cobertura das construes 0,70 a 0,95
Pavimentao de concreto 0,80 a 0,95
Pavimentao asfltica em bom estado 0,85 a 0,90
Pavimentao asfltica m conservada 0,70 a 0,85
Pavimentao a paraleleppedos com
juntas argamassadas 0,75 a 0,85
Pavimentao a paraleleppedos sem
rejuntamento 0,50 a 0,70
Pavimentao de pedras irregulares sem
rejuntamento 0,40 a 0,50
Revestimento de macadame 0,25 a 0,60
Revestimento de cascalho 0,15 a 0,30
Terreno desnudo 0,10 a 0,30
Terrenos livres e ajardinados/ gramados
- solos arenosos
1 2% 2% < I < 7%
I 7% - solos pesados (argilosos)
1 2% 2% < I < 7%
I 7%
0,05 a 0,10
0,10 a 0,15
0,15 a 0,20
0,15 a 0,20
0,20 a 0,25
0,25 a 0,30
-
309
20.7. MTODO RACIONAL
O mtodo racional traz resultados bastante aceitveis para o
estudo de pequenas
bacias (reas 1km2) e tc 20 minutos, tendo em vista a sua
simplicidade de operao bem
como da inexistncia de outro mtodo de melhor confiabilidade.
O mtodo racional no leva em considerao alguns fatores, tais
como:
a) condies de permeabilidade do terreno, variam durante a
precipitao.
b) retardamento natural do escoamento provocado por
armazenamento temporrio
de depresses existentes nas bacias ocasionando alterao no pico
de cheia.
c) variaes da intensidade da chuva, isto , admite uma precipitao
uniforme e
constante em toda a rea de contribuio.
A seguir temos o hidrograma adotado (baseado no mtodo racional)
em forma de um
tringulo issceles com a base igual ao dobro do tc, onde td =
tc.
Para estimar a vazo pluvial (vazo de pico), a frmula mais
utilizada a chamada
frmula racional.
Qp = C im A
Onde:
Qp a vazo pluvial, em l/s
C coeficiente de escoamento, superficial ou de deflvio ou de
Runoff.
im intensidade mdia de chuva (mxima mdia), em l/s ha
A rea de drenagem, em h
-
310
OBSERVAES:
1) O seu nome, valor racional, devido razo Qp/im.
2) Quanto maior a importncia de uma obra na rea em estudo, como
por
exemplo, piscines, rebaixamento da calha de rios, reservatrios
de hidreltricas, ser
necessrio um estudo mais detalhado das precipitaes e vazes de
projeto.
EXERCCIOS
01) A figura a seguir mostra um hidrograma do mtodo racional em
termos de
vazo especfica, (vazo/rea), com o coeficiente de Runoff C =
0,70.
(l/s.ha)
Tempo (minutos)
10 20 30 40 50 60
50
100
150
200
250
300
350
00
contr
ibui
o u
nitria
Considerando o tempo necessrio para que toda a rea de drenagem
passe a contribuir
para a vazo na seo considerada; determine o tempo de durao da
chuva em minutos, o
tempo de concentrao em minutos e a intensidade de precipitao em
litros por segundo por
hectare.
02) Um determinado trecho de galeria dever receber e escoar o
deflvio
superficial oriundo de uma rea estritamente comercial de 2,50
ha, com um coeficiente de
escoamento superficial correspondente as reas adjacentes ao
centro, com ruas pavimentadas.
Se o tempo de concentrao previsto para o incio do trecho de 16,6
minutos, calcular a
-
311
vazo de jusante do mesmo.
03) Toda a rea da figura abaixo contribui para as bocas de lobo
assinalada.
Observe as subreas e determine o coeficiente de escoamento
superficial (C) para toda rea
em questo.
20m 10m 40m 10m 20m
30m
10m
40m
Pavimentao Asfltica Rua
B.L
B.L
rea Comercial
Central
(prdios)
c=0,80
Parque
(gramado)
c=0,15
Bairros
(alguns
prdios)
c=0,60
rea sem
melhoramentos
(desnuda)
c=0,20
Parque
(gramado)
c=0,15
Rua
Rua
Rua
c = 0,90
04) Um determinado trecho de galeria dever receber e escoar o
deflvio
superficial oriundo de uma rea de 1,85ha, onde 18% correspondem
a ruas asfaltadas e bem
conservadas, 6% correspondem pavimentao de concreto, 46% de
gramados em solos com
declividade de 3%, alm de 30% de telhados cermicos. A sua
inclinao mdia de 2%. Se o
tempo de concentrao previsto para o incio do trecho de 14
minutos, calcular a vazo de
jusante do mesmo.
05) Encontrar um coeficiente de escoamento adequado para uma rea
de pequena
inclinao, bem urbanizada (rea adjacente ao centro), onde 22%
correspondem a ruas
asfaltadas e bem conservadas, 8% de passeios cimentados, 36% de
ptios ajardinados e 34%
de telhados cermicos. Que setor da rea urbana parece ser este
(c)?
06) DACACH (1984) Considerando que um estacionamento retangular
(figura a
seguir) possui 28m x 30m, onde a sua rea plana, impermevel e a
declividade linear e
est indicada pela seta. Considerando ainda que as linhas 01, 02,
03, ..., 12, so paralelas
-
312
canaleta e que as gotas cadas na linha 1, levam 1 minuto para
chegar na canaleta, na linha 2,
levam 2 minutos e assim sucessivamente at a linha 12.
Tempo de recorrncia: 5 anos.
0
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
30m
28m
ESTA
CIONAM
ENTO
CANALETA
5
10
15
20
25
30
5 10 15 20 25 30 35
Vazo (l/s)
Tempo (min)
0
Determinar:
6.1 A vazo mxima em litros por segundo, que atingir a canaleta e
representar as
variaes da vazo de chegada na canaleta.
6.2 A vazo mxima em litros por segundo, para uma chuva de 6
minutos de
durao e representar as variaes da vazo de chegada na canaleta
(mesmo grfico
acima).
Respostas:
01) td = 30 minutos
tc = 30 minutos
im = 357 l/s.ha
02) Qj = 397 l/s
03) C = 0,48
04) Qj =
05) C =
06) 6.1 Q = 23,6 l/s
6.2 Q = 16,7 l/s
-
313
21. MEDIDAS NO CONVENCIONAIS (CANHOLI, 2005)
21.1. INTRODUO
Os conceitos inovadores para aumentar a eficincia hidrulica dos
sistemas de
drenagem tm por objetivo:
- reter os escoamentos pluviais nas proximidades de suas
fontes;
- retardar os escoamentos atravs de reservatrios;
- aumentar os tempos de concentrao;
- reduzir as vazes mximas (picos);
- retardar o fluxo das calhas dos crregos e rios;
- incrementar o processo de infiltrao.
21.2. MANEIRAS DE INFILTRAO
21.2.1. Superfcies de infiltrao
Permitem que as guas superficiais percorram o terreno coberto
por vegetao (ex:
grama). Em reas pouco permeveis devem ser instalados drenos para
eliminar guas
paradas.
21.2.2. Valetas de Infiltrao
So valetas revestidas com vegetao (grama) adjacentes a ruas e
estradas ou junto s
reas de estacionamento para favorecer a infiltrao.
21.2.3. Lagoas de Infiltrao
So projetadas com nvel dgua permanente e volume de espera.
-
314
21.2.4. Bacias de Percolao
construda por meio da escavao de uma valeta que posteriormente
preenchida
com brita ou cascalho, sendo sua superfcie reaterrada. O
material granular promove a
reservao temporria do escoamento, enquanto a percolao se
processa lentamente para
o subsolo.
21.2.5. Pavimentos Porosos
a) So constitudos normalmente de concreto ou asfalto
convencionais, dos quais
foram retiradas as partculas mais finas. Podem ser construdos
sobre camadas permeveis
geralmente bases de material granular.
b) Elementos celulares, normalmente de concreto, tambm colocados
sobre a base
granular.
-
315
21.2.6. Infiltrao
So medidas de conteno nas fontes mais recomendadas, quando no se
dispe de
espao ou ainda quando a urbanizao existente, j consolidada,
inviabiliza outras medidas.
importante observar a posio do lenol fretico como tambm o tipo
de solo.
21.3. DETENO DE ESCOAMENTOS
realizada atravs da reservao