Núcleo de Análise Geo-Ambiental ONG Programa de Educação Ambiental 1 Das Enchentes agravadas devido à canalização do Córrego São Pedro, do Nível da Água e da BR440 NÚCLEO DE ANÁLISE GEO-AMBIENTAL DA UFJF www.ufjf.br/analiseambiental Tel .: 2102-3414 / 9977-4077 Prof. Dr. Cézar Henrique Barra Rocha CREA 51.903 / D Prof. Dr. Luiz Evaristo Dias de Paiva CREA 5.869 / D
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Núcleo de Análise Geo-Ambiental
ONG Programa de Educação Ambiental
1
Das Enchentes agravadas devido à
canalização do Córrego São Pedro, do Nível
da Água e da BR440
NÚCLEO DE ANÁLISE GEO-AMBIENTAL DA UFJF
www.ufjf.br/analiseambiental
Tel .: 2102-3414 / 9977-4077
Prof. Dr. Cézar Henrique Barra Rocha
CREA 51.903 / D
Prof. Dr. Luiz Evaristo Dias de Paiva
CREA 5.869 / D
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Figura 1 – Bacia de contribuição até o início da canalização do
Córrego São Pedro.
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I) Do cálculo da vazão na Seção de início do Canal
O Cálculo da Vazão de Projeto para a Bacia de Contribuição do
Canal Projetado na BR-440 no Bairro São Pedro - Figura 1 - em
Juiz de Fora (MG) foi realizado através do Método de Snyder.
1.Método Proposto: Método de Snyder (1938)
O método de Snyder (1938) apud Tucci (1997) trata-se de um
método que possibilita a estimativa de um hidrograma unitário
sintético e da vazão de projeto, com base nos dados
característicos da bacia de drenagem. Trata-se de um método
adequado para bacias com inexistência de dados de monitoramento
de vazão e foi concebido com dados dos Apalaches (USA). O método
de aplicação relativamente simples é recomendado para bacias
hidrográficas com áreas variando de 10 a 10000 mi2 (Villela e
Mattos, 1975).
2.Apresentação das equações analíticas do método
0,30
tP L..LcCt (1)
tp – Tempo de retardamento da bacia em horas.
Ct - Coeficiente que depende das características da bacia.
Vilela e Mattos recomendam o uso deste coeficiente variando
entre 1,80 e 2,2, tomando-se valores menores para bacias com
grandes inclinações (adimensional).
L – Comprimento do rio principal, desde o divisor de águas até a
saída da bacia, em milhas.
Lc – Distância do ponto do rio principal mais próximo do centro
geométrico da bacia, até a saída da mesma, em milhas.
5,5
tt
p
r
(2)
tr - duração da chuva em horas
p
p
pt
.C . 640q
A
(3)
pqVazão de pico do Hidrograma Unitário Sintético de Snyder, em
pés cúbicos por segundo.
A – Área de drenagem da bacia em milhas quadradas
pC- É um coeficiente que varia entre 0,56 e 0,69 (adimensional)
24
t.33T
p
(4)
T - Tempo de base do escoamento superficial em horas.
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3. Aplicação do Método de Snyder a base de dados da bacia
hidrográfica que contribui para o canal de escoamento da BR-440.
3.1. Dados da Bacia Hidrográfica até início do Canal (Figura 1)
L = 7,6 km = 4,75 milhas.
Lc = 4,0 km = 2,50 milhas
Ct = 2,0 ( adotado)
A = 22,70 km2 = 8,90 (mi2)
I0 = 0,001 = 0,1% (declividade média)
3.2. Memorial de cálculos
3.2.1. Tempo de Pico 0,30
tP L..LcCt
Ct = 2,0 valor adotado
horas 4,0 horas4,204,75.2,502t0,30
P
3.2.2. Duração da chuva
1horahoras0,765,5
4,20t r
3.2.3. Vazão de pico
p
p
pt
.C . 640q
A
adotar pCigual a 0,60
/sm24,24/sft854,54,0
8,9.0,60 . 640q 33
p
A vazão de 24,24 m3/s corresponde a vazão de pico do Hidrograma
Unitário Sintético do Método de Snyder (1938) que foi concebido
para uma chuva uniforme correspondente a uma lâmina liquida de 1
polegada ou 25,4 mm de chuva sobre a bacia.
Todavia, para se chegar a vazão de projeto para a seção da Br440
fez-se a correção na vazão de 24,24 m3/s, empregando o
procedimento citado em Vilela e Mattos (1975, pág. 116), que
analiticamente traduz-se pela equação (5) abaixo.
hC
QeQuou
AhC
A.1
Qe
Qu
(5)
Qu- vazão do escoamento superficial correspondente a hidrógrafa
unitária em unidade de volume por tempo [para o problema em tela
igual a uma polegada ou 25,4 mm].
Qe
- Vazão do escoamento superficial correspondente a vazão
medida.
C- Coeficiente de deflúvio
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Sobre o coeficiente de deflúvio: o Coeficiente de Deflúvio foi
adotado segundo o critério citado em Paiva, J.B.D.de & Paiva,
E.M.C.D.de (2001) conforme tabela 3.18 desta referencia mostrada
à pág. 80.
C100 = 0,47 – Coeficiente de deflúvio para o período de retorno
de 100 anos para bacias hidrográficas, com área coberta com 50%
de grama e declividade variando de 0% (zero) a 2% (dois por
cento)
3.2.4. tempo de base do escoamento superficial
24
t.33T
p
dias 3dias3,524
4.33T
3.2.5. Aplicação da equação de chuva de Juiz de Fora
0,960
173,0
r
23,965)(tr
T3000I
(6)
I - Intensidade da chuva em milímetros por hora
rT - período de retorno em anos. Adotou-se o período de retorno de
100 anos.
tr - duração da chuva em minutos. Calculada no item 3.2.2, como
igual a 0,76 horas, mas oportunamente arredondado para 1 hora ou
60 minutos.
3.2.5.1. Determinação da intensidade da chuva para uma hora
horamm /8025,7923,965)(60
)001(3000I
0,960
173,0
I.CIf (7)
fI - Intensidade efetiva. Parcela da chuva propensa a gerar vazão
do escoamento superficial
C = 0,47 estabelecido em função da cobertura da bacia e da
declividade, conforme tabela 3.18, pág. 80 da referência Paiva,
J.B.D.de & Paiva, E.M.C.D.de (2001).
I.CIf mm/hora 36,60 80.0,47If
3.2.5. 1.2. Altura da lâmina líquida sobre a bacia par auma hora
mm36,601h.36,60mm/h.tIh rf
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3.2.6. Determinação da vazão de projeto
3.2.6.1 Fator de correção da vazão
69,036,80mm
25,4mm
he
hu
3.2.6.2. Vazão de projeto
sm /350,69
24,24
0,69
QuQe 3
3.2.7. Dimensionamento da seção retangular do canal
Considerando Vazão “Q” de 35 m3/s e velocidade “v” de 1 m/s:
Q = v. A , sendo A = área
A = Q / v = 35 m3/s / 1 m/s
A = 35 m2
Esta seria a Seção mínima para receber as águas da Bacia
Hidrográfica situada a montante do início do Canal.
Portanto, a Seção do Canal poderia ser proposta
de várias maneiras:
Mínima: Base de 14 m x altura de 2,5 m = 35 m2.
Recomenda-se trabalhar com valores maiores:
Base de 18 m x altura de 2 m = 36 m2;
Base de 16 m x altura de 2,5 m = 40 m2.
O Método do Hidrograma Unitário Sintético de Snyder (1938) apud
Tucci (1997) é o mais indicado para este tamanho de Bacia
Hidrográfica. O Método Racional, utilizado para bacias menores,
certamente resultaria em vazões maiores, conseqüentemente com
áreas de seção ainda maiores.
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Em Engenharia, seguindo o bom senso, procura-se trabalhar com
coeficientes de segurança para diminuir os erros devido às
diversas variáveis que contribuem neste tipo de evento. A adoção
de uma Seção maior que o tamanho encontrado seria uma forma de
garantir com segurança o escoamento das águas desta Bacia visto
que foi considerado um período de retorno de 100 anos.
Portanto, a área da Seção Transversal do Canal mostrado na
Figura 2 deveria ser maior que 35m2. Contudo, os projetistas da
BR440 dimensionaram três células de 3 metros x 3 metros,
totalizando 27 m2.
Sem considerar coeficientes de segurança, na melhor das
hipóteses para este empreendimento, ficou faltando uma célula,
pois com quatro células de 9 m2, resultaria 36 m2.
Figura 2 – Seção de início da canalização do Córrego São Pedro.
Contudo, veremos no item seguinte que existe outro agravante
ainda mais sério: o nível da água do Córrego, a disposição
equivocada do Canal (que deveria ser mais largo e menos alto) e
o nível baixo das ruas laterais. A BR440 esta agravando ainda
mais este problema.
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II) O agravante do Nível da Água do Córrego São Pedro x BR440
Para exemplificar, nos Anexos de 1 a 4 podem ser observadas as
situações em planta e perfil de três ruas do Bairro São Pedro.
Observando a Figura 3 abaixo, percebe-se claramente a pouca
diferença de altura entre o nível de água (NA) na época da seca
e a manilha de águas pluviais colocada para atender a Rua Rosa
Fattore Anselmo (cerca de 37 cm no dia 03/08/2010). No Anexo 2,
apresenta-se a Seção Transversal da Rua citada. Numa simulação
real, se este nível subir mais do que 1,56 metros da cota do
N.A. atual, teremos todo sistema de drenagem de água pluvial
funcionando ao contrário, ou seja, como não existe dispositivo
que impeça o retorno das águas (como válvulas de retenção), o
alagamento da Rua Rosa Fattore Anselmo será inevitável.
Outra observação de extrema relevância, imperceptível aos olhos
do leigo em engenharia, refere-se ao fato de que este trecho
Córrego São Pedro que faz a interligação com o canal da BR040
têm um formato praticamente em forma de “V” (Figuras 3
e 4). Esta morfologia do rio, diferente da morfologia da seção transversal, potencializa a elevação do nível da água à montante
do canal, corroborando ainda mais para a condição de que a água
promova a inundação nas manilhas do trecho que interliga o
Córrego ao canal. Este fato aumenta sobremaneira a possibilidade
de enchentes no entorno. Todas essas, constatações, aliadas aos
cálculos fornecidos pelo Método de Snyder justificam o aumento
substancial da seção de escoamento do canal da BR040.
Outra forma de saber o início do alagamento é pelo N.A. no
início do Canal: se a água subir mais do que 1,87 m nesta Seção,
a Rua será alagada. Considerando que a lâminda d’água no Canal
nesta data era de apenas 20 cm, podemos somar encontrando 2,07
m, ou seja, se o Canal trabalhar a Seção Plena (3 m), poderemos
ter cerca de 93 cm de alagamento na Rua Rosa Fattore
Anselmo.
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Figura 3 – Bueiro da Rua Rosa Fattore Anselmo próximo do nível
da água do Córrego São Pedro.
Figura 4 – Detalhe da manilha que poderá levar água do Córrego
São Pedro para Rua Rosa Fattore Anselmo (desnível de 15 cm).
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Figura 5 – Aproximadamente 15 cm de desnível entre entrada e
saída da manilha da Rua Rosa Fattore Anselmo que está 1,5 m
abaixo da BR440 e poderá ser inundada cerca de 93 cm.
Na Figura 6 pode-se observar que o morador já tenta minimizar os
impactos das enchentes periódicas que o poder público não
consegue resolver. Tanto na porta de serviço, quanto na porta da
sala foram construídas muretas de cerca de 40 centímetros. Em
conversa com o proprietário deste imóvel, ficou muito clara a
preocupação com a colocação da manilha de águas pluviais com
diâmetro de 1 m. Se houver retenção de água na entrada do Canal
ou uma subida repentina do nível do Córrego, certamente haverá
prejuízos aos moradores das margens da BR440 no Bairro São
Pedro. A situação descrita na Rua Rosa Fattore Anselmo ocorre em
todas as ruas transversais ao traçado da BR440, destacando a Rua
Major Lino Lima (UPA São Pedro), Rua Cidade da França, Rua José
Tarcísio Glanzmann e Rua “I” ilustradas nas figuras seguintes.
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Figura 6 – Dispositivo de proteção contra enchente com 40 cm de
mureta na residência número 125 da Rua Rosa Fattore Anselmo.
No Anexo 3 pode-se observar a Seção Transversal da Rua Cidade da
França: o caimento da manilha é de apenas 20 cm (0,56%); se o
N.A. subir mais do que 1,372 m teremos alagamento nesta Rua.
Isto corresponde a subir aproximadamente 2,03 metros no inicio
do Canal. Considerando a lâminda d’água de 20 cm, teremos 2,23m.
Se o Canal estiver trabalhando na Seção Plena de 3 m, poderemos
ter 77 cm de alagamento na Rua Cidade da França.
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Figura 7 – Detalhe do muro da Minasgás na Rua Cidade da França
com desnível aproximado de dois metros até a Via São Pedro.
Figura 8 – Caixa de passagem na Rua Cidade da França.
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Figura 9 – Desnível da Via São Pedro até as casas da Rua Cidade
da França.
Figura 10 – Rua Cidade da França: dispositivo de proteção contra
enchentes com marca na parede externa (cerca de 80 cm).
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Figura 11 – Rua “I”: saída do bueiro de água pluvial e de esgoto
cerca de 72 cm do N.A. do Córrego São Pedro (Anexo 4).
Figura 12 – Altura da Rua “I” é a mesma da manilha de saída.
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Figura 13 – Detalhe da caixa de passagem na Rua “I” com rede de
esgoto mais baixa e rede de água pluvial nivelada com a Rua.
Pelas Figuras 12 e 13 pode-se constatar que a manilha de água
pluvial fica praticamente no mesmo nível da Rua “I”. Medindo-se
em campo foi constatado este fato, conforme Anexo 4. Se o N.A.
subir mais do que 1,266 m, se deflagra o processo de alagamento
nesta Rua. Isto corresponde ao N.A. subir 2,16 m na Seção de
inicio do Canal. Considerando os 20 cm de lâminda d’água,
teremos 2,36 m a partir da laje de fundo do Canal. Se o mesmo
trabalhar a Seção Plena de 3 m, poderemos ter 64 cm de
alagamento na Rua “I”.
Considerando os volumes escoados pela própria Rua, este quadro
pode apresentar-se pior.
Existem duas formas de solucionar esta questão. A primeira seria
através do aumento da largura do Córrego ou do Canal, por
exemplo, 18m de largura x 2m de altura ou 14m x 2,5m, resultando
na Seção obtida no item I de 35 m2. A outra solução seria o
aprofundamento gradual do leito do Córrego São Pedro desde a
Barragem no Trevo do Morro do Cristo até o Trevo do Spina Ville.
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É importante ressaltar que nos países desenvolvidos não se
canaliza mais córregos em virtude dos problemas de limitação da
seção de vazão para escoamento das águas. Os cálculos de
engenharia têm falhado sistematicamente, ou seja, as técnicas
tradicionais de estimativa de chuvas, escoamento superficial e
outras variáveis utilizadas nos cálculos não tem sido capazes de
quantificar os volumes reais de água que chegarão ao Canal.
O poder público tem obrigação de resolver esta situação de forma
definitiva, pois a maioria destes imóveis é regularizada com
pagamento do IPTU.
Como toda rodovia induz ocupação imobiliária, prevê-se uma maior
impermeabilização desta Bacia Hidrográfica, agravando ainda mais
o panorama colocado com menor infiltração e aumento do
escoamento superficial.
Teremos “ENCHENTES NA CIDADE ALTA”.
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III) IMPACTOS DO CANAL NA REGIÃO DO BAHAMAS E DO CAMPO NOVA UNIÃO
Se a Bacia Hidrográfica fosse calculada até o final do Canal no
Campo Nova União, com aproximadamente 1,7 km, ter-se-ia uma
situação mais crítica para a Seção de Vazão, pois a área de
contribuição da Bacia Hidrográfica seria maior.
Os projetistas da BR440 preocuparam-se em proteger a Rodovia em
detrimento dos bairros situados as suas margens. Existem ruas
laterais que estão a mais de dois metros de desnível. Na
eventualidade do Canal estar trabalhando com vazão próxima da
máxima (ou na Seção Plena) haverá dificuldade para escoamento
das águas pluviais destas vias transversais, resultando em
alagamento de várias residências, comércio e ruas.
Figura 14 – Paredão de concreto formado pelo canal.
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Figura 15 – Paredão de concreto na altura da Van Escolar.
Figura 16 – Desnível BR440 e Av. Pedro Henrique Krambeck.
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Figura 15 – Desnível entre BR440 e Av. Pedro Henrique Krambeck
(variando de zero a dois metros).
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Figura 16 – Risco de Enchentes: seção do canal quase plena em
chuva ocorrida no mês de janeiro de 2010.
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Figura 17 – Nível da água quase atinge as ruas laterais com
destaque para a oficina e a Av. Pedro Henrique Krambeck.
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IV) CONCLUSÃO
As Figuras 16 e 17 comprovam que os cálculos da Seção de Vazão
realizados no Item I estão coerentes. Eles apontam para
necessidade de uma área maior que a construída de 27 m2. Os
projetistas mais experientes trabalhariam com áreas maiores que
35 m2.
O mais seguro seria utilizar uma Seção de Córrego ou Canal mais
larga e mais baixa, preferencialmente, 16 m x 2,5 m (40 m2), na
hipótese limite, 14 m x 2,5 m, totalizando 35m2. Não se aconselha
trabalhar com a altura de 3 metros devido às possibilidades
reais de enchentes nas ruas laterais, se o Canal trabalhar na
Seção Plena (Vide Anexos 2,3 e 4).
A outra alternativa seria dragar o Córrego desde a Barragem em
frente ao Trevo para o Morro do Cristo até o Spina Ville,
aumentando o gradiente e a profundidade do Córrego São Pedro,
facilitando o escoamento das águas pluviais. Na verdade, as duas
alternativas poderiam ser mescladas: alargamento e
aprofundamento do Córrego São Pedro.
Na página 5 no item 3.2.4 tem-se um dado preocupante: o
tempo base do escoamento superficial das águas no caso
de enchentes será de 3,5 dias, ou seja, as populações
ficarão expostas aos impactos das enchentes por todo
este período. Este dado torna-se muito sério uma vez
que será necessário pelo menos 03 (três) dias para a
atenuação do pico da enchente.
Vale salientar os problemas que serão causados no Vale do Ipê e
no Mariano Procópio que também receberão volumes cada vez
maiores de águas em seções estreitas do Córrego São Pedro,
criando outro passivo ambiental para a população que vive e
circula naquela área da cidade de Juiz de Fora.
Erros de drenagem desta ordem implicarão na necessidade de novas
obras no futuro, obrigando a paralisação para abertura de ruas
da cidade, desperdiçando recursos públicos e trazendo
transtornos para a população.
Um exemplo atual é o que está ocorrendo na Av.
Deusdetch Salgado. Como não houve previsão adequada dos
dispositivos de drenagem para escoamento das águas
pluviais quando licenciaram ambientalmente aquela Via,
foi necessário quebrar parte da Avenida para consertar
o erro do passado. Quantos prejuízos já houve para a
Churrascaria Potência do Sul, concessionárias de
veículos e usuários daquela Via? Teremos mais quantas
“NOVAS JUIZDEFORAS” dessa forma?
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Referências Bibliográficas:
Batista, M; Lara, M. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. Belo
Horizonte: editora da UFMG. 20 edição. 437p., 26cm. ISBN 85-