XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1 XIX SIMPÓSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HIDRÍCOS ENCHENTES NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO – CAUSAS E SOLUÇÕES – ESTUDO DE CASO: BACIA DO CANAL DO MANGUE Aluisio Pardo Canholi 1 e Melissa Cristina Pereira Graciosa 2 RESUMO --- A ocorrência de enchentes na cidade do Rio de Janeiro está relacionada a causas naturais e à ação antrópica. A configuração da cidade, em planícies costeiras entre montanhas, favorece tanto a ocorrência de precipitações intensas, de efeito orográfico, quanto altas velocidades de escoamento. O efeito da maré reduz a capacidade hidráulica dos canais. A expansão urbana, principalmente pela ocupação dos morros e em aterros sobre o mar e mangues, agrava a ocorrência de cheias, pelo incremento na geração de sedimentos, concentração dos pontos de lançamento e prolongamento de canais ao longo dos aterros com baixa declividade. O gerenciamento da macrodrenagem requer o tratamento integrado do sistema, em nível de bacia hidrográfica, considerando a natureza das cheias e as características físicas e sócio-econômicas de cada região. Neste trabalho, um estudo de alternativas foi realizado, a fim de propor adequações na macrodrenagem para o controle de inundações, considerando as diversas variáveis envolvidas na formação das cheias. É apresentado o caso da bacia do canal do Mangue, que registra freqüentes inundações com grandes prejuízos econômicos, sociais, ambientais e de saúde pública. Modelagem hidráulico-hidrológica foi utilizada para avaliar o sistema hidráulico proposto na atenuação dos picos de cheia e atendimento às vazões de projeto. ABSTRACT --- Floods in Rio de Janeiro occur due to natural and anthropic reasons. The location of the city, among coast plains and mountains, generates, on one hand, orographic effect and, on the other hand, high velocities of the runnof. The tide effect reduces the hydraulic capability of the water courses. The urban development, mainly by the occupation of mountains and landfills over the sea and mangroves, makes floods more frequent, once it increases the runoff and sediment transport, concentrates exutories in small areas, and enlarges river beds along landfills with very low slopes. Urban waters management requests a watershed oriented approach, that considers the nature of floods and the physical and socio-economical features of the region. In this work, a study was carried on in order to propose solutions for flood problems by the implementation of structural measures on the drainage system. A case study is presented, the Mangue Channel watershed, that is very representative of natural and anthropic causes of floods in Rio de Janeiro. Every year floods occur in this basin, causing many economic and environmental losses. Hydrological and hydraulic simulations were applied in order to evaluate the efficacy of the proposed system in runnof attenuation and floods reduction. PALAVRAS-CHAVE: Controle de enchentes; Macrodrenagem; Modelagem hidráulico- hidrológica. OBJETIVOS Este trabalho tem por objetivo propor soluções para o controle de enchentes na cidade do Rio de Janeiro, considerando a natureza da macrodrenagem local, dadas as condicionantes naturais e atnrópicas do processo de formação de cheias. Pode-se delinear os seguintes objetivos específicos: • Definir as causas das inundações, nas condições das bacias da cidade do Rio de Janeiro;
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XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1
XIX SIMPÓSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HIDRÍCOS
ENCHENTES NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO – CAUSAS E SOLUÇÕES
– ESTUDO DE CASO: BACIA DO CANAL DO MANGUE
Aluisio Pardo Canholi1 e Melissa Cristina Pereira Graciosa2
RESUMO --- A ocorrência de enchentes na cidade do Rio de Janeiro está relacionada a causas naturais e à ação antrópica. A configuração da cidade, em planícies costeiras entre montanhas, favorece tanto a ocorrência de precipitações intensas, de efeito orográfico, quanto altas velocidades de escoamento. O efeito da maré reduz a capacidade hidráulica dos canais. A expansão urbana, principalmente pela ocupação dos morros e em aterros sobre o mar e mangues, agrava a ocorrência de cheias, pelo incremento na geração de sedimentos, concentração dos pontos de lançamento e prolongamento de canais ao longo dos aterros com baixa declividade. O gerenciamento da macrodrenagem requer o tratamento integrado do sistema, em nível de bacia hidrográfica, considerando a natureza das cheias e as características físicas e sócio-econômicas de cada região. Neste trabalho, um estudo de alternativas foi realizado, a fim de propor adequações na macrodrenagem para o controle de inundações, considerando as diversas variáveis envolvidas na formação das cheias. É apresentado o caso da bacia do canal do Mangue, que registra freqüentes inundações com grandes prejuízos econômicos, sociais, ambientais e de saúde pública. Modelagem hidráulico-hidrológica foi utilizada para avaliar o sistema hidráulico proposto na atenuação dos picos de cheia e atendimento às vazões de projeto.
ABSTRACT --- Floods in Rio de Janeiro occur due to natural and anthropic reasons. The location of the city, among coast plains and mountains, generates, on one hand, orographic effect and, on the other hand, high velocities of the runnof. The tide effect reduces the hydraulic capability of the water courses. The urban development, mainly by the occupation of mountains and landfills over the sea and mangroves, makes floods more frequent, once it increases the runoff and sediment transport, concentrates exutories in small areas, and enlarges river beds along landfills with very low slopes. Urban waters management requests a watershed oriented approach, that considers the nature of floods and the physical and socio-economical features of the region. In this work, a study was carried on in order to propose solutions for flood problems by the implementation of structural measures on the drainage system. A case study is presented, the Mangue Channel watershed, that is very representative of natural and anthropic causes of floods in Rio de Janeiro. Every year floods occur in this basin, causing many economic and environmental losses. Hydrological and hydraulic simulations were applied in order to evaluate the efficacy of the proposed system in runnof attenuation and floods reduction.
PALAVRAS-CHAVE: Controle de enchentes; Macrodrenagem; Modelagem hidráulico-hidrológica.
OBJETIVOS
Este trabalho tem por objetivo propor soluções para o controle de enchentes na cidade do Rio de
Janeiro, considerando a natureza da macrodrenagem local, dadas as condicionantes naturais e
atnrópicas do processo de formação de cheias. Pode-se delinear os seguintes objetivos específicos:
• Definir as causas das inundações, nas condições das bacias da cidade do Rio de Janeiro;
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• Selecionar uma bacia para estudo de caso, representativa das condições típicas de
inundações na cidade do Rio de Janeiro.
• Aplicar modelagem hidráulico-hidrológica para a definição das vazões de projeto e
diagnóstico dos déficits de capacidade da rede de macrodrenagem;
• Fazer um estudo de alternativas para a redução do risco de inundações, contemplando a
eficiência hidráulica das soluções avaliadas, a disponibilidade de áreas, a viabilidade sócio-
econômica, geológico-geotécnica e estrutural.
• Propor um sistema hidráulico capaz de atender às vazões de projeto, reduzindo o risco de
inundações, sem aumentar o impacto em áreas à jusante, à luz dos conceitos aplicados na
moderna drenagem urbana.
CONDICIONANTES DA MACRODRENAGEM NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO
Muitas são as condicionantes naturais e antrópicas que favorecem a ocorrência de inundações no
município do Rio de Janeiro. A disposição da cidade, em planícies costeiras entre montanhas,
ocasiona, por um lado, a ocorrência de precipitações intensas, de efeito orográfico e, por outro lado,
a formação de cheias devido às fortes declividades que resultam em escoamentos rápidos, com
baixos tempos de concentração. A baixa permeabilidade, resultante de camadas pouco espessas de
solos predominantemente argilosos sobre rocha, e grandes áreas de rocha sã, também vem contribuir
para a formação dos picos de vazão, gerando grandes volumes de cheia nas áreas baixas. Além
disso, o efeito da reduz a capacidade hidráulica dos canais nas partes mais baixas.
Com relação às causas de natureza antrópica, pode-se citar, primeiramente, a ocupação das baixadas
e áreas de várzea, que resultou em uma grande quantidade de interferências concentradas em faixas
estreitas, como sistema viário, ferroviário e equipamentos urbanos. Some-se a isto que a expansão
urbana ocorreu, principalmente, pela ocupação dos morros e pela construção de aterros sobre o mar
e sobre áreas de mangue. A ocupação dos morros gerou incrementos na formação de sedimentos,
com conseqüente assoreamento e redução de capacidade dos canais. A construção de aterros sobre o
mar e áreas de manguezais implicou em obras de retificação e prolongamento dos canais em longos
trechos com declividades muito baixas ou nulas. Em geral, essas obras de canalização resultaram na
concentração dos pontos de lançamento, agravando a ocorrência de inundações pontuais.
A Figura 1 resume as principais condicionantes da macrodrenagem no município do Rio de
Janeiro.
1 Hidrostudio Engenharia – R. Cardoso de Almeida, 167, Cj. 71 – CEP 01409-000 – Perdizes – São Paulo-SP. Tel;Fax +55(11) 3864-8818 e-mail: [email protected] , [email protected]
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Figura 1 – Condicionantes naturais e antrópicas da macrodrenagem na cidade do Rio de Janeiro.
Princípios do gerenciamento da drenagem
Os objetivos do gerenciamento da drenagem urbana são: o controle da quantidade, o controle da
qualidade, a restauração dos rios urbanos e a recarga dos aqüíferos (Canholi, 2005). No Rio de
Janeiro, assim como na maioria das cidades brasileiras, o controle da quantidade ainda representa
uma urgência a ser atendida, a fim de reduzir os danos causados por inundações. A redução gradual
do risco de inundações pode ser obtida pela atenuação das cheias – por meio de intervenções na
bacia, e pela redução da exposição da população ao Risco.
O gerenciamento da drenagem para o controle de inundações deve seguir alguns princípios e
diretrizes, à luz dos conceitos aplicados na moderna drenagem urbana. A unidade de gerenciamento
deve sempre ser a bacia hidrográfica, e todos os esforços devem ser empenhados junto ao poder
público local, quando a bacia em questão envolver mais de uma unidade política de gestão. Outros
princípios importantes do gerenciamento da drenagem estão enumerados no Quadro 1.
Quadro 1 – Princípios do gerenciamento da macrodrenagem com vistas ao controlde de inundações
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Alternativas para o controle de enchentes na cidade do Rio de Janeiro
O gerenciamento da drenagem requer o tratamento integrado, em nível de bacia hidrográfica,
considerando a natureza das cheias e as características físicas e sócio-econômicas de cada região.
A reservação na macrodrenagem constitui uma solução estrutural que visa restituir ou fornecer à
bacia o amortecimento dos picos de cheia e o retardo no tempo de concentração, a fim de promover
a adequação das vazões de projeto à capacidade hidráulica dos canais. A reservação artificial é feita
por meio de reservatórios, que armazenam os volumes de cheia durante os eventos de maior
intensidade, e os devolvem ao curso d’água, em condições condizentes com a capacidade da calha,
por meio de gravidade (reservatórios in line) ou por bombeamento (reservatórios off line).
O reforço hidráulico de galerias e canais constitui uma alternativa que visa aumentar a capacidade
hidráulica, viável quando há área disponível e, principalmente, quando sua aplicação não constitui
incremento de vazões a jusante, agravando o problema de inundações em bacias adjacentes.
No caso do Rio de Janeiro, dada a proximidade da Baía de Guanabara e do Oceano, a alternativa de
reforço de capacidade e alteração do exutório dos cursos d’água para o mar torna-se particularmente
aplicável, uma vez que possibilita veicular as vazões sem aumentar as inundações a jusante.
Medidas complementares, como as técnicas compensatórias nos lotes, devem ser planejadas de
modo a não aumentar a impermeabilização e a geração de sedimentos nas bacias.
As alternativas para a solução dos problemas de déficits de capacidade devem ser avaliadas do
ponto de vista da disponibilidade de áreas para intervenções, da eficiência hidrológica e hidráulica,
da viabilidade geológico-geotécnica e estrutural e da análise de custo-benefício.
A Figura 2 resume as principais características das alternativas de intervenção na macrodrenagem:
Figura 2 – Alternativas de intervenção na macrodrenagem para o controle de inundações
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Neste trabalho, é apresentado um estudo de alternativas, considerando as condicionantes da
formação das cheias no Rio de Janeiro, tendo por objetivo propor adequações na macrodrenagem
para o controle de inundações. Como exemplo, é apresentado o caso da bacia do canal do Mangue,
que registra inundações freqüentes com grandes prejuízos econômicos, sociais, ambientais e de
saúde pública. Foi utilizada modelagem hidráulico-hidrológica para avaliar o sistema proposto na
atenuação dos picos de cheia e atendimento às vazões de projeto.
ESTUDO DE CASO: BACIA HIDROGRÁFICA DO CANAL DO MANGUE
A bacia do Canal do Mangue drena uma área de 45 km² na macro-região de drenagem da Baía da
Guanabara. A bacia é caracterizada por forte declividade, com cotas que variam entre 1022 m, no
alto do maciço da Tijuca, e -3 m, na foz do Canal do Mangue, na Baía de Guanabara. Nesta bacia
estão localizados importantes equipamentos urbanos, como a sede da Prefeitura Municipal, o
estádio do Maracanã e o Sambódromo, além sistemas viários fundamentais para a cidade, como a
Radial Oeste, Av. Presidente Vargas, Praça da Bandeira e Linha Férrea.
O canal do Mangue é um canal artificial, com extensão de 2.700 m e foz na Baía de Guanabara,
construído em 1857 para a drenagem de uma área de mangue nos bairros de Cidade Nova e Santo
Cristo, exutório natural dos principais tributários da bacia.
O Rio Maracanã é o mais extenso curso d’água da bacia, com 10 km de extensão. Tem sua nascente
no maciço da Tijuca e foz no Canal do Mangue. Seus principais tributários são os rios Joana e
Trapicheiros. Sua área de drenagem engloba os bairros do Alto da Boa Vista, Tijuca e Maracanã.
O Rio trapicheiros é afluente da margem direita do rio Maracanã e, como este, nasce no maciço da
Tijuca. Sua extensão total é de 6 km. À exceção da cabeceira, é praticamente todo tamponado, com
pequenos trechos em canal aberto. Em virtude da implementação de um extravasor, tem atualmente
dois pontos de deságüe: um no Rio Maracanã e outro no Canal do Mangue, compondo dois braços,
direito e esquerdo, entre os quais está localizada a Praça da Bandeira.
O Rio Joana nasce na Floresta do Grajaú, formado pela confluência dos rios Perdido e Jacó, e
percorre uma extensão de 8 km, ao longo dos bairros do Grajaú, Andaraí e Vila Isabel, até a sua foz
na margem esquerda do rio Maracanã. Sua área de drenagem inclui importantes equipamentos e
sistema viário da cidade, como a Radial Oeste, o estádio do Maracanã e o Campus da UERJ.
O Rio Comprido nasce na Serra do Sumaré e percorre aproximadamente 4,5 km ao longo do bairro
Rio Comprido até sua foz, no Canal do Mangue, junto à foz do braço direito do Rio Trapicheiros,
nas proximidades da sede da Prefeitura Municipal.
O Rio Papa-Couve é o menor dos principais tributários do Canal do Mangue, com 3 km de extensão
entre a nascente, no morro do Catumbi e a foz. É quase todo tamponado e seu trecho final consiste
de uma galeria instalada sob a passarela do sambódromo.
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A Figura 3 Apresenta a planta da bacia hidrográfica do Canal do Mangue e a Figura 4 apresenta
uma imagem aérea da bacia. A Figura 5 apresenta o diagrama unifilar da bacia.
Figura 3 – Planta da bacia hidrográfica do Canal do Mangue
Figura 4 – Imagem aérea da bacia hidrográfica do Canal do Mangue. Fonte: Google Earth, adaptado.
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Figura 5 – Diagrama unifilar da bacia hidrográfica do Canal do Mangue.
O problema das Inundações na bacia do Canal do Mangue
Ao longo dos anos, várias foram as intervenções realizadas na bacia, alterando significativamente a
configuração original da macrodrenagem. Entre 1902 e 1906, os rios Joana, Comprido e Maracanã
foram retificados e canalizados. Entre 1920 e 1922, foram feitas a Av. Maracanã e a desobstrução
dos Rios principais. A foz do Rio Joana foi alterada para o Rio Maracanã. Na década de 1990, no
projeto Rio Cidade, galerias de macrodrenagem foram implantadas no bairro da Tijuca. Atualmente,
a bacia do Mangue registra inundações freqüentes em todos os seus cursos d’água principais. A
situação mais grave ocorre nos rios Joana, Trapicheiros e Maracanã.
O curso do Rio Joana apresenta pontos de inundação especialmente nos trechos tamponados. O
trecho final, localizado entre a travessia sob a Radial Oeste e a foz é constituído de uma galeria que
apresenta uma importante restrição ao escoamento, causando o represamento de montante e
inundações na região do estádio do Maracanã e UERJ. O estudo hidráulico realizado apontou
restrições devido ao efeito de remanso no desemboque do Rio Joana no Rio Maracanã, o qual,
durante eventos de cheia, ocorre em seção totalmente afogada. No trecho final, ao longo da linha
férrea, foram constatadas em vistorias de campo restrições, como o cruzamento de tubulações
adutoras e a redução de seção por acúmulo de lixo.
No Rio Maracanã, o trecho de jusante, onde ocorrem as confluências com os rios Joana e
Trapicheiros, constitui o principal trecho de inundações, ao longo do qual ocorrem restrições
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localizadas, devido ao estrangulamento de seção em pontes. Além disto, devido a uma diferença de
cotas, durante os eventos de cheia, ocorre o transbordamento do Rio Maracanã e derivação para o
Rio Joana através de escoamento superficial na Rua Felipe Camarão. Na cheia da 25 de abril de
2011, foi registrado, nesta rua, um nível d’água de 50 cm. Isto vem agravar as cheias na já
sobrecarregada calha do rio Joana, na Av. Prof. Manoel de Abreu.
No Rio Trapicheiros, a área mais crítica ocorre na parte jusante do Rio, após a bifurcação que divide
o curso d’água nos braços direito e esquerdo. O braço esquerdo segue ao longo da Rua Felisberto de
Menezes, em direção ao Rio Maracanã; o braço direito segue ao longo da rua Barão de Iguatemi, em
direção ao Canal do Mangue. Entre os dois tramos está localizada a praça da bandeira, um ponto
baixo que constitui área de inundação freqüente, com grande influência no setor de transportes, uma
vez que a praça da Bandeira é um importante eixo de ligação entre a região central e a zona norte do
município do Rio de Janeiro.
A Figura 6 apresenta a mancha de inundação observada na bacia do canal do Mangue, obtida por
meio de visitas a campo, orientadas a partir dos pontos de inundação observada registrados pela
Rio-Águas e CET-Rio. Foram realizadas entrevistas junto aos moradores a fim de delimitar as áreas
de inundação freqüente, de modo a orientar e calibrar a modelagem hidráulica da bacia.
Figura 6 – Mancha de inundação observada na bacia hidrográfica do Canal do Mangue
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METODOLOGIA
Modelagem Hidráulico-hidrológica
Estudos hidrológicos e hidráulicos foram conduzidos para avaliar as vazões de projeto e a
capacidade dos canais da macrodrenagem. Os hidrogramas foram calculados por meio da
metodologia do “Soil Conservation Service”, em consonância com os critérios estabelecidos no
Plano Diretor de Manejo de Águas Pluviais da Cidade do Rio de Janeiro – PDMAP (Rio-Águas /
Consórcio Hidrostudio-FCTH, 2010). As simulações hidrológicas foram feitas com os softwares
HEC-HMS e HEC-RAS. Foi considerado o período de recorrência da chuva de projeto de 25 anos,
e curva idf do posto Sabóia Lima, com duração de 2h. Para a obtenção dos ietogramas, foi feita a
distribuição temporal da precipitação pelo método de Huff, segundo distribuição de intensidade de
1º Quartil. A topologia da bacia hidrográfica para a simulação hidrológica está apresentada na
Figura 7. O Hietograma de projeto está apresentado na Figura 8.
Figura 7 – Topologia da bacia hidrográfica para simulação hidrológica no HEC-HMS
t (min) TR 25
10 12.4620 25.8330 19.6040 10.94
50 6.7060 5.00
70 4.3380 2.6390 2.27100 2.26110 1.52
120 0.7594.29
CHUVAS DE PROJETO 2h - POSTO SABÓIA LIMA
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Estudo de alternativas para a redução das inundações na bacia do Canal do Mangue
Para a adequação das condições de escoamento na bacia hidrográfica do Canal do Mangue, foram
estudadas alternativas de intervenções considerando a natureza das causas das inundações e as
possibilidades disponíveis. As alternativas avaliadas foram a reservação, o reforço de galerias e
canais e o desvio de cursos d’água. A eficiência de cada alternativa foi avaliada ponto de vista
hidrológico-hidráulico, econômico, geológico-geotécnico, estrutural e de viabilidade de execução
dadas as interfaces com os sistemas urbanos existentes.
Alternativas de intervenção na bacia do Rio Joana
Foram avaliadas duas alternativas, complementares entre si, para a redução dos problemas de déficit
na bacia do rio Joana, e conseqüente melhoria no escoamento nos trechos de jusante no rio
Maracanã e canal do Mangue: a reservação de montante e o desvio do curso do rio Joana
diretamente para a baía de Guanabara.
O desvio do curso do Rio Joana com mudança do seu exutório do rio Maracanã para a baía de
Guanabara foi estudado pela primeira vez em 1993, pelo Eng. Antonio Eulálio Araújo (O Globo,
2010). Este desvio teria a função de aliviar a afluência de vazões ao trecho final do Rio Joana,
possibilitando um melhor aproveitamento da calha do rio Maracanã. Desde que a proposta foi
apresentada pela primeira vez, alternativas de traçado para o desvio vêm sendo discutidas a fim de
possibilitar o melhor aproveitamento e custo benefício.
No presente estudo, o traçado analisado para o desvio do Joana tem por objetivo melhorar o
escoamento desde o trecho onde começam os problemas de inundação, a montante da travessia da
linha férrea. A alternativa avaliada prevê o desvio feito parte em túnel, parte em galeria, começando
na altura do cruzamento da Av. Prof. Manuel de Abreu com a Rua Felipe Camarão, local onde foi
registrado o início da mancha de inundação observada.
A reservação foi avaliada como medida complementar a montante, para solucionar problemas locais
de inundação e reduzir as vazões afluentes ao trecho jusante, permitindo reduzir as seções do túnel
de desvio. Ao longo do rio Joana, foi localizada uma área de 6.000 m², na Av. Eng. Otacílio Negrão,
para a instalação de um reservatório offline, de volume 140.000 m³, para armazenar as vazões
provenientes da bacia de montante, de. 8,0 km², com vazão de projeto para TR = 25 anos é de 70
m³/s. Outra área de reservação foi localizada no Alto Grajaú, com volume de 50.000 m³, que iria
aliviar a calha do Rio Joana a jusante.
Alternativas de intervenção na bacia do Rio Maracanã
A alternativa estudada para a bacia do rio Maracanã consiste de uma galeria de derivação que
interliga o Rio Maracanã ao desvio projetado para o Rio Joana, através de uma galeria ao longo da
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Rua Felipe Camarão. Esta galeria teria início na Av. Maracanã, com desemboque na galeria de
reforço projetada para o Rio Joana, com extensão de cerca de 470,00 m. Esta medida possibilitará,
além da redução dos problemas locais de inundação, o melhor aproveitamento da calha do rio
Maracanã em sua parte jusante, reduzindo os problemas de inundação observados atualmente.
Ressalte-se que a derivação de vazões do Rio Maracanã para o Rio Joana, através da Rua Felipe
Camarão, ocorre atualmente, por meio de escoamento superficial. A derivação de vazões do Rio
Maracanã virá promover a regularização deste escoamento, por meio da implantação de galeria
subterrânea com capacidade para veicular as vazões afluentes, e com desemboque em uma estrutura
hidráulica capaz de comportar o afluxo de vazões.
Alternativas de intervenção na bacia do Rio Trapicheiros
As alternativas avaliadas para o rio Trapicheiros consistem de reservação a montante e reforço de
galeria no trecho jusante, com implantação de um reservatório de detenção para a drenagem local na
região da praça da Bandeira.
Foi estudada a implantação de um reservatório de detenção offline na rua Heitor Beltrão, com
capacidade de 70.000 m³. A implantação deste reservatório viria aliviar a afluência de vazão a
jusante, possibilitando um melhor aproveitamento da calha no trecho em galeria.
Também é avaliada a implantação de um reservatório na praça da Bandeira. Devido à pequena área
disponível, este reservatório teria função de auxiliar na drenagem local desta região, que constitui
um ponto baixo de freqüentes inundações. O curso do rio Trapicheiros deverá ser interligado a este
reservatório, por meio de uma galeria com início no seu braço esquerdo. O reservatório da Praça da
Bandeira também deverá receber a contribuição da sub-bacia local, funcionando para contenção da
micro-drenagem. O retorno das águas do reservatório deverá ser feito pelo mesmo braço esquerdo
do rio Trapicheiros, no trecho que deverá ser reforçado. Este reforço deverá priorizar o escoamento
pelo braço esquerdo do rio, de modo a aliviar a já sobrecarregada calha do Canal do Mangue nas
proximidades da foz do rio Comprido, que constitui outro ponto de inundação observada.
RESULTADOS
Sistema Hidráulico proposto
O sistema de obras hidráulicas proposto para a redução das inundações na bacia do canal do
Mangue é composto por desvio de curso d’água, reservatórios de detenção, galerias de reforço e
galerias de derivação. Este sistema prevê a reconfiguração da macrodrenagem de modo a
possibilitar a veiculação das vazões de projeto para o período de recorrência TR = 25 anos. A
localização em planta das intervenções propostas está apresentada na Figura 9.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 12
O Sistema hidráulico proposto foi apresentado como parte das intervenções recomendadas no Plano
Diretor de Manejo de Águas Pluviais da Cidade do Rio de Janeiro – PDMAP (Consórcio
Hidrostudio-FCTH/Rio-Águas , 2010).
Figura 9 – Intervenções propostas para o controle de inundações na bacia hidrográfica do Canal do Mangue
Desvio do Rio Joana
O desvio do Rio Joana será realizado por meio de um sistema de túnel e galeria de desvio. O trecho
inicial será composto por um túnel com início na praça Pres. Emílio Garrastazu Médici e
desemboque na Baía de Guanabara, próximo a foz do Canal do Mangue. Este túnel deverá ter seção
de 38 m2 e capacidade de vazão de 100,0 m3/s. O trecho em galeria irá percorrer a R. São Cristóvão,
com desemboque na Baía de Guanabara, na altura da Av. do Gasômetro, próximo à foz do Canal do
Mangue.
O desvio do Rio Joana irá possibilitar que a galeria que compõe o trecho final do Rio Joana possa
veicular a vazão remanescente, proveniente das áreas de contribuição a jusante da embocadura do
túnel de desvio. Além disso, o desvio poderá comportar parte da vazão do Rio Maracanã –
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 13
aproximadamente 40 m³/s, para a recorrência de 25 anos – o que irá aliviar a calha deste rio nos seus
trechos mais baixos, que apresentam registro de inundações freqüentes.
Derivação de vazões do Rio Maracanã para o Rio Joana
A derivação do Rio Maracanã para o Rio Joana visa reduzir as vazões afluentes aos trechos mais
baixos do rio, direcionando a vazão excedente para o sistema de desvio do rio Joana. Propõe-se que
esta derivação seja feita de modo a aproveitar a diferença de cotas entre os dois rios que ocasiona,
atualmente, o afluxo de vazões do Rio Maracanã para o Rio Joana, durante as chuvas de maior
intensidade, através de escoamento superficial, ao longo da extensão da Rua Felipe Camarão, desde
a Praça Varnhagen até a Av. Prof. Manoel de Abreu. A construção da galeria de derivação do Rio
Maracanã para o Rio Joana irá regularizar o escoamento que atualmente ocorre de maneira
superficial.
As obras de reforço de galeria no Rio Joana, no trecho situado entre a Rua Felipe Camarão e a
entrada do túnel de desvio, na Praça Presidente Emílio Garrastazu Médici, irão possibilitar a
veiculação da vazão proveniente do Rio Joana, somada ao aporte decorrente da galeria de derivação
do Rio Maracanã.
Reforço de galeria no Rio Joana
É proposto o reforço de galeria no Rio Joana, entre a Rua Felipe Camarão e a entrada do túnel de
desvio, localizada na Praça Presidente Emílio Garrastazu Médici, a fim de possibilitar a veiculação
da vazão proveniente do Rio Joana, somada ao aporte decorrente da galeria de derivação da Rua
Felipe Camarão. A galeria de reforço deverá possibilitar a veiculação de 30 m³/s. A vazão de projeto
a ser obtida com o reforço proposto deverá ser de 100 m³/s.
Reservatório RJ-1
O reservatório RJ-1 – Boulevard, previsto para ser implantado no Rio Joana, próximo à Rua Piza e
Almeida, deverá ter volume de 143.000 m3, composto por dois tanques com 32,0 m de
profundidade. Este reservatório terá a função de amortecer os picos e possibilitar a veiculação das
vazões de projeto nos trechos do canal nas Avenidas Eng. Octacilio Negrão de Lima e Manoel de
Abreu, até a R. Felipe Camarão. A partir do cruzamento da Av. Manoel de Abreu com a R. Felipe
Camarão está previsto um reforço de galeria, até a entrada do túnel de desvio.
Reservatório RJ-3
O reservatório RJ-3 deverá ser implementado na cabeceira do Rio Joana, em um de seus braços
formadores, o Rio Jacó. Este reservatório, localizado entre a região de altas declividades e a
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 14
baixada, terá a função de amortecer as vazões provenientes do trecho de cabeceira, reduzindo o
risco de inundação no trecho a montante do reservatório RJ-1. A impossibilidade de execução do
reservatório RJ-3 deverá acarretar, necessariamente, em um replanejamento do volume de
reservação para o reservatório RJ-1, a fim de manter o atendimento ao TR 25 anos.
Reservatório RT-1
Propõe-se o reservatório RT-1, no Rio Trapicheiros, a ser implantado na área de estacionamento do
Hipermercado Extra, com um volume de 70.000 m3 e profundidade de 25,0 m. Este reservatório tem
por objetivo amortecer os picos de cheia que atingem a região da Praça da Bandeira e braço direito
do Rio Trapicheiros, na R. Barão de Iguatemi, até o Canal do Mangue. A sua implantação
possibilitará a veiculação das vazões de projeto. Alguns pontos localizados de estrangulamento irão
requerer adequação de seção para a veiculação das vazões afluentes.
Reservatório RT-2
O reservatório RT-2 (Praça da Bandeira), localizado no do Rio Trapicheiros na Praça da Bandeirara,
terá um volume de 18.000 m3 e profundidade de 17,0 m.
O quadro resumo dos reservatórios de amortecimento propostos está apresentado na Tabela 1.
Tabela 1 –Resumo dos reservatórios de amortecimento propostos para a bacia do Canal do Mangue
Sigla Nome h (m) Volume (m³) Curso d'águaNó de
simulação a jusante
RJ-1 Boulevard 30.0 143,000 R. Joana 41RJ-3 Alto Grajaú 16.0 50,000 R. Jacó 27RT-1 Extra 30.0 70,000 R. Trapicheiros 62RT-2 Pça. da Bandeira 17.0 18,000 R. Trapicheiros 109
Bacia Hidrográfica
Rio JoanaRio JoanaRio TrapicheirosRio Trapicheiros
Avaliação da eficiência do sistema proposto
O Quadro 2 apresenta a redução da vazão de pico na foz dos principais rios da bacia,em virtude da
implantação do sistema hidráulico proposto. Os hidrogramas simulados na Foz dos Rios Joana,
Trapicheiros e Maracanã, estão apresentados a seguir, nas Figuras 10, 11 e 12.
Quadro 2 – Eficiência das intervenções propostas: redução das vazões de pico Vazão na Foz (m³/s) Vazão na Foz (m³/s)
T-13Trecho em galeria, Rua Silva Ramos, entre R. Martins Pena e R. Afonso Pena
62 19.60 41.80 22.2 19.60 15.40 0
T-12 Trecho em galeria, Rua Silva Ramos, entre R. Martins Pena e R. Afonso Pena
62 19.60 41.80 22.2 19.60 15.40 0
T-11 Trecho em galeria, Rua Vicente Licínio, entre R. Martins Pena e R. Campos Sales
62 19.60 41.80 22.2 19.60 15.40 0
T-10Trecho em galeria, Rua Vicente Licínio, entre R. Campos Sales e Tr. Soledade 63 19.60 44.80 25.2 19.60 19.60 0
T-9 Trecho em galeria, Rua Vicente Licínio, entre R. Campos Sales e Tr. Soledade
63 19.60 44.80 25.2 19.60 19.60 0
T-8 Trecho em galeria, Rua Vicente Licínio, entre R. Campos Sales e Tr. Soledade
63 19.60 44.80 25.2 19.60 19.60 0
T-7Trecho em galeria, Rua Vicente Licínio x Tr. Soledade - Seção do Extravasor do Rio Trapicheiros
63 21.60 44.80 23.2 21.60 19.60 0
T-6Trecho inicial da galeria do braço esquerdo do Rio Trapicheios, Rua Felisberto de Menezes x R. Mariz de Barros
64 5.30 13.40 8.1 13.80 5.90 0
T-5Braço esquerdo do Rio Trapicheios, Rua Paulo Fernandes x R. Teixeira Soares 108 13.80 16.70 2.9 13.80 10.60 0
T-4 Braço esquerdo do Rio Trapicheios, Rua Paulo Fernandes x Pça da Bandeira
109 22.40 16.70 0 22.40 4.90 0
T-3 Braço esquerdo do Rio Trapicheios, Rua Elpídio Boamorte x Rua Ceará
66 42.80 16.70 0 42.80 4.90 0
T-2Braço esquerdo do Rio Trapicheiros, Seção sob a Flumitrens 66 42.80 16.70 0 42.80 4.90 0
T-1 Foz do braço esquerdo do Rio Trapicheiros, no Rio Maracanã
67 5.80 18.40 12.6 13.70 7.20 0
T-2' Braço direito do Rio Trapicheiros, Rua Barão de Iguatemi 65 13.70 31.40 17.7 13.70 13.70 0
ATUAL PROJETADO
As seções do Rio Trapicheiros que deverão sofrer intervenção correspondem às seções T-14, T-6 e
T-1 do braço esquerdo, as quais apresentam geometria muito restritiva em relação aos trechos-tipo
de galeria nestes tramos do rio. Estas seções deverão ser replanejadas de modo a atender às vazões
de projeto, após a implantação das intervenções, conforme apresentado na Tabela 3.
A Tabela 4 apresenta a verificação hidráulica das seções no Rio Maracanã. Conforme o cadastro da
rede de macrodrenagem da bacia do canal do Mangue disponibilizado no PDMAP-2010, a seção de
travessia do Rio Maracanã sob a R. Mata Machado apresenta uma restrição em relação ao trecho
tipo de canal, neste tramo do rio. Enquanto que as capacidades a montante desta seção são da ordem
de 60 m³/s e, a jusante, de 80 m³/s, esta travessia possui vazão de restrição aproximada de 18 m³/s.
Isto ocorre em virtude da altura da ponte em relação à seção, que ocasiona uma altura livre de
escoamento muito restritiva. Esta seção deverá ser replanejada, de modo a comportar a vazão
afluente a este trecho, após as intervenções, que é de 49 m³/s. Propõe-se para esta seção manter a
mesma cota de fundo, altura e declividade, e alterar a geometria para uma seção retangular, de
mesma largura de topo que a seção atual. A seção atual está esquematizada na Figura 13, que
apresenta também a seção proposta. A extensão longitudinal desta travessia é de 50m. A capacidade
da seção proposta será de 55,6 m³/s.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 18
Tabela 4 – Verificação de seções no Rio Maracanã VERIFICAÇÃO DE SEÇÕES NO RIO MARCANÃ
SEÇÃO DESCRIÇÃONÓ
HEC-HMS Q RESTRIÇÃO
(m³/s)Q AFLUENTE
(m³/s)DÉFICIT
(m³/s)Q RESTRIÇÃO
(m³/s)Q AFLUENTE
(m³/s)DÉFICIT
(m³/s)
M-22 Rio Maracanã, Av. Edson Passos x R. Pontes Castelo 1 95.00 23.80 0 95.00 23.80 0
M-21 Rio Maracanã, Av. Edson Passos x R. Eduaro Xavier 1 90.00 23.80 0 90.00 23.80 0
M-20 Rio Maracanã, Av. Edson Passos x R. Conde de Bonfim 3 81.00 29.70 0 81.00 29.70 0
M-19 Rio Maracanã, Av. Edson Passos x R. São Rafael 4 240.00 34.40 0 240.00 34.40 0
M-18 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Sta Carolina 6 300.00 37.70 0 300.00 37.70 0
M-17 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Garibaldi, a montante da Pça. Comandante Xavier de Brito
15 106.00 63.30 0 106.00 63.30 0
M-16 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Dona Delfina 20 92.00 73.40 0 92.00 73.40 0
M-15 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Dona Delfina 20 132.00 73.40 0 132.00 73.40 0
M-14 Rio Maracanã, Av. Maracanã, entre as Ruas José Higino e Conde de Itaguaí
20 73.40 73.40 0 73.40 73.40 0
M-13 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Barão de Mesquita 23 171.80 78.10 0 171.80 78.10 0
M-12 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Baltazar Lisboa, em frente ao Shopping Center Tijuca
23 127.10 78.10 0 127.10 78.10 0
M-11 Rio Maracanã, Av. Maracanã x Pça Varnhagem - Jusante do ponto de derivação para o Rio Joana
106 111.00 80.20 0 111.00 47.30 0
M-10 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Deputado Soares Filho 106 62.60 80.20 17.6 62.60 47.30 0
M-9 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Severino Brandão 106 108.40 80.20 0 108.40 47.30 0
M-8 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. São Francisco Xavier 106 141.90 80.20 0 141.90 47.30 0
M-7 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. São Francisco Xavier 106 202.90 80.20 0 202.90 47.30 0
M-6 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Prof. Eurico Rabelo 106 79.70 80.20 0.5 79.70 47.30 0
M-5 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Prof. Eurico Rabelo 106 59.50 80.20 20.7 59.50 47.30 0
M-4 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Mata Machado 25 17.40 81.00 63.6 55.60 49.60 0
M-3 Rio Maracanã, Av. Maracanã x R. Mata Machado 25 83.10 81.00 0 83.10 49.60 0
M-2 Rio Maracanã, Av. Oswaldo Aranha, em frente à Estação São Cristóvão do Metrô
47 31.30 176.20 144.9 54.60 53.30 0
M-2' Rio Maracanã, seção do Posto Pluviométrico-Fluviométrico Maracanã-Ipiranga
50 120.40 181.50 61.1 120.40 57.40 0
M-1 Rio Maracanã, Foz no Canal do Mangue 69 124.60 193.90 69.3 124.60 63.30 0
ATUAL PROJETADO
Figura 13 – Seção Atual e proposta para a travessisa do Rio Maracanã sob a R. Mata Machado
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 19
CONCLUSÕES
A utilização de recursos estruturais para a adequação do sistema de macrodrenagem, como forma de
controle do escoamento superficial, constitui uma alternativa a ser aplicada, em nível de bacia
hidrográfica, a fim de reduzir o risco de inundações. As intervenções na macrodrenagem podem ser
de naturezas diversas, como reservação, ampliação de capacidade ou desvio e derivação de cursos
d’água. O estudo de alternativas para o gerenciamento da drenagem começa com a completa
compreensão da natureza do processo de formação de cheias na bacia, considerando todas as
componentes naturais e antrópicas que provocam as inundações.
A seleção da alternativa mais adequada a cada bacia hidrográfica depende de fatores como o risco
admitido – expresso pelo período de retorno da cheia de projeto – a eficiência hidráulica, a
disponibilidade de áreas para a implantação, as características geológico-geotécnicas da região, as
interferências em outros sistemas urbanos e a relação custo-benefício.
No caso do Rio de Janeiro, uma das componentes de maior impacto na ocorrência de cheias, do
ponto de vista da ação antrópica nos sistemas de macrodrenagem, é a concentração dos pontos de
lançamento. A expansão urbana em aterros construídos sobre o mar ou sobre áreas de mangue
resultou na implantação de canais artificiais que concentram e si o lançamento proveniente de
grandes áreas de drenagem. Este é o caso da bacia hidrográfica do canal do Mangue, objeto de
estudo do presente trabalho, e de outras, como a bacia do canal do Cunha e a bacia do Centro.
Considerando a configuração da cidade, em que as bacias hidrográficas estão localizadas junto ao
oceano ou à Baía de Guanabara, a alternativa de desvio de curso d’água, com alteração dos
exutórios, constitui uma solução particularmente aplicável, por não representar agravamento das
cheias em áreas a jusante. Medidas complementares de reservação nas áreas de montante podem ser
necessárias, a fim de atender dois objetivos distintos: (1) atender às vazões de restrição das áreas de
montante, controlando o escoamento proveniente das regiões de cabeceira e (2) desonerar os
sistemas de derivação e desvio de jusante, possibilitando seções reduzidas.
Esta foi a sistemática adotada para o sistema hidráulico proposto neste trabalho para o controle de
cheias na bacia do Mangue. O desvio do curso do rio Joana alterando seu exutório para a Baía de
Guanabara, em lugar do rio Maracanã, irá aliviar o trecho a jusante, constituído de uma galeria que
representa grande restrição ao escoamento, além de aliviar a calha do rio Maracanã e Canal do
Mangue, a jusante.
A derivação de vazões do rio Maracanã para o Rio Joana, logo a montante do ponto de desvio, virá
regularizar uma situação de escoamento que já acontece atualmente, de forma superficial, dada a
diferença de cotas entre os dois rio, e proporcionará um alívio no trecho jusante, de modo a permitir
às seções atuais a veiculação das vazões de projeto afluentes.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 20
A reservação de montante, nos trechos médio e de cabeceira do rio Joana, e no trecho médio do Rio
Trapicheiros, deverá proporcionar redução do risco de inundações nas áreas de implantação dos
reservatórios e nos trechos a jusante, entre estes e as seções a serem reforçadas ou desviadas.
O conjunto de alternativas avaliados irá possibilitar ao sistema de macrodrenagem a veiculação da
cheia de projeto de 25 anos, considerando os critérios de projeto adotados.
As medidas de manutenção do sistema pertinentes a cada intervenção deverão ser implementadas de
modo a garantir o funcionamento previsto. Medidas de monitoramento do sistema são
recomendadas, de maneira integrada com o centro de operações do município, a fim de possibilitar a
operação em tempo real.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem:
À Secretaria de Gestão de Bacias Hidrográficas – Rio-Águas, da Prefeitura da Cidade do Rio de
Janeiro, pela disponibilização de bases cartográficas, cadastrais e todo o material necessário para o
estudo hidrológico-hidráulico da bacia do canal do Mangue;
À Equipe de engenheiros, arquitetos, geólogos e técnicos do consórcio Hidrostudio-FCTH,
responsável pela elaboração do Plano Diretor de Manejo de Águas Pluviais da Cidade do Rio de
Janeiro – PDMAP-RJ, pela colaboração nos estudos que compõem o presente trabalho.
REFERÊNCIAS
CANHOLI, A.P. (2005) – Drenagem urbana e controle de enchentes. Ed. Oficina de Textos. São Paulo, 302p.
Hidrostudio-FCTH / Rio-Águas (2010) – Plano Diretor de Manejo de Águas Pluviais da Cidade do Rio de Janeiro PDMAP – RJ, em elaboração.
NATURAL RESOURCES CONSERVATION SERVICE, CONSERVATION ENGINEERING DIVISION (1986). Urban Hydrology for Small Watersheds. Technical Release 55.
UNITED STATES ARMY CORPS OF ENGINEERS (2008) – Hydrologic Modelling System – user’s manual. Institute of Water Resources, Hydrologic Engineering Center. Davis, CA, 278p.
UNITED STATES ARMY CORPS OF ENGINEERS (2002) – Hydrologic Modelling System – applications guide. Institute of Water Resources, Hydrologic Engineering Center. Davis, CA, 106p.