drenagem urbana, rios, galerias, córregos, passagens, transposições. Professor Antonio Eduardo Giansante.

1. Drenagem Urbana
DRENAGEM URBANA
Eng. Dr. Antonio Eduardo Giansante
1. Introdução
O termo Drenagem Urbana deve ser entendido como o conjunto de medidas
que tenha opor objetivo minimizar os riscos a que as populações estão sujeitas,
diminuir os prejuízos causados por inundações e possibilitar o desenvolvimento
urbano de forma harmônica, articulada e sustentável.
As soluções eficazes de drenagem urbana dependem dos seguintes fatores:
existência de uma política para o setor que defina os objetivos a
serem alcançados e os meios legais, institucionais, técnicos e
financeiros para atingi-los;
política para ocupação do solo urbano devidamente articulada com a
política de drenagem urbana, principalmente no que se refere à
ocupação das várzeas de inundação;
planejamento que contemple medidas de curto, médio e longo prazos
em toda a bacia de drenagem de águas pluviais no complexo maior do
ambiente urbano;
existência de entidade eficiente que domine as tecnologias
necessárias, implante obras e medidas, desenvolva atividades de
comunicação social, promova a participação pública, estabeleça
critérios, aplique leis e normas e, enfim, exerça de forma positiva a
liderança do setor;
domínio da tecnologia adequada para planejamento, projeto,
construção e operação das obras;
campanhas de educação e esclarecimento da opinião pública.
No Brasil, institucionalmente, a infra-estrutura de microdrenagem é reconhecida
como da competência dos governos municipais que devem ter total responsabilidade
para definir as ações no setor, ampliando-se esta competência em direção aos
governos estaduais, na medida em que crescem de relevância as questões de
macrodrenagem, cuja referência fundamental para o planejamento são as bacias
hidrográficas. Isto é, deve ser de competência da Administração Municipal - a
Prefeitura, os serviços de infra-estrutura urbana básica relativos à microdrenagem e
serviços correlatos - incluindo-se terraplanagens, guias, sarjetas, galerias de águas
pluviais, pavimentações e obras de contenção de encostas, para minimização de risco
à ocupação urbana.
Sua extensão não se dispõe de dados confiáveis em relação à drenagem
urbana. Estima-se que a cobertura deste serviço - em especial a microdrenagem -
atinja patamar superior ao da coleta de esgotos sanitários.
Quanto a macrodrenagem, são conhecidas as situações críticas ocasionadas
por cheias urbanas, agravadas pelo crescimento desordenado das cidades, em
especial, a ocupação de várzeas e fundos de vales. De um modo geral nas cidades
brasileiras, a infra-estrutura pública em relação a drenagem, como em outros serviços
básicos, apresenta-se como insuficiente.
O objetivo principal do sistema de drenagem urbana é essencialmente a
prevenção a inundações, principalmente em áreas mais baixas, sujeitas aos
alagamentos, como também em marginais de cursos naturais de água, sendo a
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urbanização desordenada, uma das grandes responsáveis pelo agravamento do
problema, em determinados pontos.
Um sistema de drenagem, tanto de águas superficiais, quanto subterrâneas,
quando bem executado, pode proporcionar grandes benefícios à comunidade, já que
seu objetivo também é combater o empoçamento d’água. Com este, há proliferação de
mosquitos que causam doenças como a dengue.
2. Impactos da Urbanização
A impermeabilização crescente do solo urbano tem causado uma freqüência
cada vez maior de inundações por causa da falta de áreas verde por onde se infiltraria
a água da chuva que passa, assim, a escoar superficialmente e chega rápido aos
cursos d’água.
Os sistemas de drenagem são classificados de acordo com suas dimensões,
em sistemas de microdrenagem, também denominados de sistemas iniciais de
drenagem, e de macrodrenagem.
A microdrenagem inclui a coleta e afastamento das águas superficiais ou
subterrâneas através de pequenas e médias galerias, fazendo ainda parte do sistema
todos os componentes do projeto para que tal ocorra.
A macrodrenagem inclui, além da microdrenagem, as galerias de grande porte,
com diâmetro maior que 1,5m, e os corpos receptores como canais e rios canalizados.
2.1. Sobre o escoamento Superficial
As conseqüências da urbanização que mais diretamente interferem com a
drenagem urbana são as alterações do escoamento superficial direto. Tais alterações
podem ser dramáticas, verificando-se que o pico da cheia numa bacia hidrográfica
urbanizada pode chegar a ser 6 vezes maior do que o pico dessa mesma bacia em
condições naturais.
O quadro 1 procura explicitar as relações de causa e efeito da urbanização.
Quadro 1:
Causas e efeitos da urbanização sobre as inundações urbanas.
CAUSA EFEITO
Impermeabilização - Maiores picos e vazões.
Redes de Drenagem - Maiores picos a jusante.
Lixo - Degradação da qualidade da água.
- Entupimento de bocas de lobo e galerias.
Redes de esgotos deficientes - Degradação da qualidade da água.
- Doenças de veiculação hídrica.
- Inundações:conseqüências mais sérias.
Desenvolvimento Indisciplinado - Maiores picos e volumes.
- Mais Erosão.
- Assoreamento em canais e galerias.
Ocupação das Várzeas - Maiores prejuízos.
- Maiores Picos.
- Maiores custos de utilidades públicas.
Fonte: Hidrologia - Ciência e Aplicação - Tucci et alli
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2.2. Sobre a ocupação do solo:
proliferação de loteamentos executados sem condições técnicas
adequadas;
ocupação de áreas impróprias (principalmente várzeas de
inundação e cabeceiras íngremes);
proliferação de favelas e áreas invadidas;
ocupação extensa e adensada dificultando a construção de
canalizações e eliminando áreas de armazenamento.
2.3. Comportamento político e administrativo:
o crescimento acelerado acirra a disputa por recursos entre os
diversos da administração pública e faz prevalecer a tendência de
atuar corretivamente em pontos isolados;
medidas para disciplinar a ocupação do solo são dificultadas por
conflitos de interesses;
políticas de médio e longo prazos são relegadas a segundo plano.
3. O Sistema Público de Drenagem Urbana
De maneira técnica, o sistema de drenagem é definido como o conjunto de
obras que visa a coletar, transportar e dar destino final às águas de chuva, que em
excesso sejam indesejáveis em determinada localidade, além de evitar o
empoçamento d’água. É composto por dois sistemas distintos, que devem ser
planejados e projetados sob diferentes critérios, a saber:
Macrodrenagem: constituído em geral por canais de dimensões maiores,
projetados para cheias cujo período de retorno deve estar próximo de 100
anos.
Microdrenagem: formado pelos pavimentos das ruas, guias e sarjetas,
bocas de lobo, galerias de águas pluviais e canais de pequenas dimensões.
Dimensionado para o escoamento de águas pluviais cuja ocorrência tem
período de retorno variando de 2 a 10 anos; quando bem projetado,
praticamente elimina as inundações na área urbana;
3.1. Planejamento.
O planejamento da drenagem urbana deve ser feito de forma integrada,
considerando os outros melhoramentos urbanos e os planos regionais, quando
houver. Após estarem determinadas as interdependências entre o sistema de
drenagem urbana e os outros sistemas urbanos e regionais, o primeiro pode ser alvo
de planejamento mais específico.
A elaboração de planos diretores de drenagem urbana é medida altamente
recomendável e constitui estratégia essencial para a obtenção de boas soluções.
Possibilitam, quando bem elaborados:
estudar a bacia hidrográfica como um todo e, conseqüentemente, chegar a
soluções de grande alcance no espaço e no tempo, evitando medidas de
caráter restrito que muitas vezes deslocam e até agravam as inundações
em outros locais;
estabelecer normas e critérios de projeto uniformes para toda a bacia, como
período de retorno a ser adotado, gabaritos de pontes etc;
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identificar áreas que possam ser preservadas ou adquiridas pelo poder
público antes que sejam ocupadas ou seus preços se tornem proibitivos;
estabelecer o escalonamento da implantação de medidas necessárias de
forma tecnicamente correta e de acordo com os recursos disponíveis;
possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica pela articulação
do plano de drenagem com outros existentes na região (planos viários, de
transporte público, de abastecimento de água etc);
dar respaldo técnico e político à solicitação de recursos;
privilegiar a adoção de medidas preventivas de menor custo e maior
alcance.
3.2. Benefícios
Quando bem projetado, o sistema de drenagem permite que a área urbana se
desenvolva de forma ordenada, a salvo de inundações e prejuízos ao tráfego de
pedestres e veículos. Outros benefícios:
obtenção simultânea de menores custos e melhores resultados;
desenvolvimento do sistema viário;
redução do custo de construção e manutenção vias públicas;
melhoria do tráfego de veículos durante as chuvas, por escoamento rápido das
águas superficiais;
benefícios à saúde e à segurança públicas;
valorização das propriedades existentes na área beneficiada;
menor custo de implantação de conjuntos habitacionais;
eliminação da presença de águas estagnadas e lamaçais;
rebaixamento do lençol freático;
recuperação de terras inaproveitadas;
menor custo de implantação de parques e áreas de lazer;
segurança e conforto para a população habitante ou transeunte pela área de
projeto entre outros.
4. Medidas para Controle de Inundações
Classificam-se em estruturais, as obras, e as não-estruturais como educação
ambiental, não impermeabilização do solo, diretrizes em planos diretores etc. A
solução de drenagem, na realidade, é feita por uma combinação de ambas medidas.
4.1. Estruturais:
controle da cobertura vegetal;
controle da erosão do solo;
construção de diques;
modificações do rio;
reservatórios.
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4.2. Não estruturais:
regulamentação do uso da terra ou zoneamento da áreas inundáveis;
construção à prova de enchentes;
sistema de previsão e alerta;
seguro de enchente.
5. Chuvas
As águas que passam pelo sistema de drenagem superficial são
fundamentalmente originárias de precipitações pluviométricas cujos possíveis
transtornos que seriam provocados por estes escoamentos, devem ser neutralizados
pelos sistemas de drenagem pluviais ou esgotos pluviais. As precipitações
pluviométricas ocorrem tanto da forma mais comum conhecida como chuva, em
formas mais moderadas como neblinas, garoas ou geadas, ou mais violentas como
acontece nos furacões, precipitações de granizo, nevascas entre outros. No entanto
nas precipitações diferentes das chuvas comuns as providências coletivas ou públicas
são de natureza específica para cada caso.
5.1. Tipos de Chuva
A Hidrologia divide em três, os tipos de chuvas, a saber:
convectivas: são precipitações formadas pela ascensão das massas de
ar quente da superfície, carregadas de vapor d'água. Ao subir o ar sofre
resfriamento provocando a condensação do vapor de água presente e,
conseqüentemente, a precipitação. São características deste tipo de
precipitação a curta duração, alta intensidade, freqüentes descargas
elétricas e abrangência de pequenas áreas.
chuvas orográficas: são normalmente provocadas pelo deslocamento
de camadas de ar úmido para cima devido a existência de elevação
natural do terreno por longas extensões. Caracterizam-se pela longa
duração e baixa intensidade, abrangendo grandes áreas por várias
horas continuamente e sem descargas elétricas.
chuvas frontais: originam-se do deslocamento de frentes frias ou
quentes contra frentes contrárias termicamente, são mais fortes que as
orográficas abrangendo, porém, como aquelas, grandes áreas,
precipitando-se intermitentemente com breves intervalos de estiagem e
com presença de violentas descargas elétricas.
5.2. Medição de Chuva
Para que se faça a medição da quantidade de chuva que cai sobre a terra, dois
aparelhos são empregados:
Pluviômetro: mais utilizado devido a simplicidade de suas instalações e
operação, é facilmente encontrados, nas sedes municipais. No
pluviômetro é lido a altura total de água precipitada, ou seja, a lâmina
acumulada durante a precipitação, sendo que seus registros são
sempre fornecidos em milímetros por dia ou em milímetros por chuva,
com anotação da mesma dependendo da capacidade do operador.
Pluviógrafo: encontrado nas estações meteorológicas, registra a
intensidade de precipitação, ou seja, a variação da altura de chuva com
o tempo. Este aparelho registra em uma fita de papel em modelo
apropriado, simultaneamente, a quantidade e a duração da
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precipitação. A sua operação mais complicada e dispendiosa e o
próprio custo de aquisição do aparelho, tornam seu uso restrito, embora
seus resultados sejam bem mais importantes hidrologicamente.
5.3. Intensidade de Chuva
É a quantidade de chuva por unidade tempo para um período de recorrência e
duração previstos. Sua determinação, em geral, é feita através de análise de curvas
que relacionam intensidade/duração/freqüência, elaboradas a partir de dados
pluviográficos anotados ao longo de vários anos de observações que antecedem ao
período de determinação de cada chuva.
Para localidades onde ainda não foi definida ou estudada a intensidade da
chuva, o procedimento prático é adotar, equações já determinadas para regiões
similares climatologicamente.
6. Macrodrenagem
São intervenções em fundos de vale que coletam as águas pluviais de áreas
providas ou não de sistemas de microdrenagem. Nos fundos de vale o escoamento é
normalmente bem definido, ainda que não exista um curso d’água perene.
A macrodrenagem inclui, além da microdrenagem, as galerias de grande porte
com diâmetro maior que 1,5m, e os corpos receptores como canais e rios canalizados.
Portanto, sua atuação é sobre os cursos d’água perenes principalmente. Obras de
macrodrenagem visam a evitar as enchentes nas áreas urbanizadas, englobando
retificações e construções de canais, revestidos ou não, com maior capacidade de
transporte que o canal natural e bacias de detenção.
A ocupação de várzeas é uma das grandes causas das áreas urbanas. Uma
primeira atividade a efetuar para resolver o problema de inundação num município é
reconhecer se há ocupação de várzea (fig. 1) Esta é identificada por ser um terreno
plano paralelo ao curso d’água. Topograficamente, a primeira curva de nível estaria
afastada das margens de um rio, mostrando que se trata de várzea e que sua
formação provável foi feita pelo próprio curso d’água.
Na fig. 2, as várzeas estão mostradas hachuradas, sendo uma área que não
deve ser ocupada por domicílios permanentes. Uma opção é a construção de parques
lineares, sujeitos à inundação periódica na época das chuvas, bastando limpá-los para
que novamente possam ser utilizados. A fig. 3 já mostra o perfil de ocupação de fundo
de vale sujeito à inundação periodicamente.
As medidas estruturais de solução de problemas de macrodrenagem estão na
fig. 4. Observe-se que se denomina canalização a regularização da seção de um
curso d’água. Deve-se procurar efetuar sempre com seção aberta, evitando a fechada
(fig. 5) que dificulta muito a limpeza. Na concepção e projeto de obras de drenagem, o
projetista também precisa considerar as etapas de operação e manutenção, logo
atividades que fazem parte da própria existência obra.
A solução dos problemas de inundação de áreas urbanas passa não somente
pelas medidas estruturais, sendo que as não-estruturais são igualmente importantes.
Estas se dividem nas preventivas, como plano diretor de município que proíba
ocupação de várzeas e nas corretivas, como a remoção de população de área
periodicamente submetida à inundação. Esta é uma alternativa a considerar.
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7. Drenagem Urbana
Fig.1: identificação de várzeas.
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Fig. 2: várzeas de um rio.
Fig. 3: perfil de ocupação de um fundo de vale sujeito à inundação.
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Fig. 4: medidas estruturais de macrodrenagem.
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10. Drenagem Urbana
Fig. 5: canalização aberta e fechada.
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7. Microdrenagem
Os sistemas de microdrenagem, também denominados sistemas iniciais de
drenagem, inclui a coleta e afastamento das águas superficiais ou subterrâneas
através de pequenas e médias galerias, fazendo ainda parte do sistema todos os
componentes do projeto para que tal ocorra.
7.1. Sarjetas.
Sarjetas são canais situados nas laterais das ruas, junto ao meio fio e ao longo
da via, entre o leito viário e os passeios para pedestres com a finalidade de coletar e
dirigir as águas de escoamento superficial para locais até às bocas coletoras.
Limitadas verticalmente pela guia do passeio, têm seu leito em concreto ou no mesmo
material de revestimento da pista de rolamento. Em vias públicas sem pavimentação é
freqüente a utilização de paralelepípedos na confecção do leito das sarjetas, sendo
neste caso, conhecidas como linhas d'água. (figura 6)
Quando do dimensionamento das sarjetas deve-se considerar uma margem de
segurança na sua capacidade, tendo em vista problemas funcionais que tanto podem
reduzir seu poder de escoamento como provocar danos materiais com velocidades
excessivas. Nas declividades inferiores é freqüente o fenômeno do assoreamento e
obstruções parciais através de sedimentação de areia e recolhimento de pequenas
pedras reduzindo a capacidade de escoamento. Já nas declividades maiores a
limitação da velocidade de escoamento torna-se um fator necessário para a devida
proteção aos pedestres e ao próprio pavimento, estimados em função de material e do
acabamento superficial das sarjetas.
Portanto, vale ressaltar que, o sistema da microdrenagem é necessário para
que se crie condições razoáveis de circulação de veículos e pedestres numa área
urbana, por ocasião de ocorrência de chuvas freqüentes, sendo conveniente a
verificação do comportamento do sistema para chuvas mais intensas, considerando-se
os possíveis danos às propriedades e os riscos de perdas humanas por ocasião de
temporais mais fortes.
Figura 6 – Modelo de sarjeta.
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7.2. Sarjetão.
Os sarjetões são canais auxiliares utilizados para guiar o fluxo de água na
travessia de ruas transversais ou desviar o fluxo de um lado para outro da rua, como
mostra a figura 7.
Figura 7 – Sarjetão típico em concreto.
7.3. Boca coletora.
Comumente conhecida por boca-de-lobo, é uma estrutura hidráulica localizada
em intervalos ao longo das sarjetas, destinada a interceptar as águas pluviais que
escoam pelas sarjetas para, em seguida, encaminhá-las à galeria subterrânea mais
próxima. As bocas-de-lobo são dos tipos: com grade de entrada, com grade lateral e
com grade e entrada lateral (maior engolimento) e de fenda longitudinal. As figuras 8A
e 8B mostra um exemplo de boca coletora sob o passeio.
Figura 8A: boca coletora tipo guia chapéu (PMSP).
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Figura 8B: Boca coletora sob passeio.
7.4. Canalização de esgotamento de bocas de lobo.
A canalização de esgotamento de bocas de lobo é o sistema que interliga a
boca de lobo a uma caixa de ligação ou poço de visita a jusante;
7.5. Caixas de ligação ou de passagem
São caixas de alvenaria subterrâneas, sem tampão externo, isto é, sem tampão
visitável ao nível da rua, com finalidade de reunir condutos de ligação ou estes à
galeria (1,00 x 1,00 ou 1,40 x 1,40 m).
7.6. Poços de visita
Poços de visita (figura 9) são unidades do sistema de galerias que permitem
inspecionar as mesmas e também executar serviços de operação e manutenção.
Devem ser previstos nas seguintes situações:
mudanças de direção das galerias;
junções de galerias;
mudanças de secção;
mudanças de declividade;
extremidades de montante;
em trechos longos (normalmente a cada 100 metros);
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Fig. 9: poço-de-visita.
7.7. Galerias
Galerias de águas pluviais são todos os condutos fechados destinados ao
transporte das águas que escoam superficialmente, vindas das precipitações pluviais e
captadas pelas bocas coletoras, que têm como objetivo encaminhar essas águas ao
seu destino final.
Projetadas como conduto livre, à secção plena, podendo estar localizadas no
eixo ou terço transversal da rua, tecnicamente o sistema de galerias pluviais é um
conjunto de bocas coletoras, condutos de ligação, galerias e seus órgãos acessórios
tais como poços de visita e caixas de ligação. É a parte subterrânea de um sistema de
microdrenagem.
Os materiais utilizados na construção de galerias são:
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concreto simples para diâmetros entre 300 e 600mm;
concreto armado para diâmetros entre 600 e 1200 ou 1500 mm
(diâmetro máximo varia conforme a localidade); acima de 1200 mm
passa-se a adotar o concreto armado moldado “in-loco”, com
secções retangulares.
Figura 10: esquema de microdrenagem.
Fig. 11: corte típico mostrando as estruturas hidráulicas da microdrenagem.
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Fig. 12: exemplo de microdrenagem para uma bacia urbana.
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8. Bibliografia
CETESB. 1986. Drenagem Urbana - Manual de Projeto. São Paulo. 3a
. edição
Furquim, S.L.L. - Hidrologia. São Paulo - Centro Acadêmico Horácio Lane - Escola de
Engenharia da Universidade Mackenzie.
Macintyre, A,J. 1986. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. Rio de Janeiro:
Editora Guanabara.
Tucci, C.E.M et alli 1993. Hidrologia - Ciência e Aplicação. São Paulo: Edusp.
Wilken, P.S. 1978. Engenharia de Drenagem Superficial. São Paulo:CETESB.
Foram utilizados ainda materiais de origem diversa não-identificada.
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