ARTIGO ORIGINAL
SANTOS, Leonardo Fábio Dias [1]
SANTOS, Leonardo Fábio Dias. Sistema De Drenagem Na Avenida Eduardo Ribeiro. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 03, Ed. 11, Vol. 07, pp. 69-79 Novembro de 2018. ISSN:2448-0959
RESUMO
O crescimento populacional da cidade de Manaus observado há pelo menos duas décadas, tem nas oportunidades de emprego e novos negócios na zona urbana em desenvolvimento, duas das principais explicações para o municípios passar da nona para a sétima posição no ranking das grandes cidades brasileiras. A população saltou de 1.405.835, em 2000, para 1.802.525, em 2010 – um crescimento de 22%. Foi a grande cidade que mais cresceu. Isso impactou diretamente no centro da cidade devido a grandes construções de moradias verticais, causando aumento na demanda de esgoto, sobrecarregando as galerias que antes atendia a baixa demanda e que hoje não suporta o excesso da demanda. O aumento da impermeabilização do solo vem causando aumento das enxurradas e consequentemente o número de enchentes urbanas. O objetivo deste trabalho é analisar um desses pontos, a Avenida Eduardo Ribeiro. Com esse estudo propõem-se identificar causas e sugerir possíveis mudanças no trecho para sanar o problema de acumulo de água no local. Para isso foi realizado levantamento das bocas de lobo existente no local e calculada a vazão necessária para cada área de contribuição. Já as galerias apresentaram trechos com alta velocidade e foi necessário redimensiona-las com alteração dos diâmetros nos pontos com problemas.
palavras-chave: Drenagem Urbana, Galerias pluviais, Escoamento superficial.
INTRODUÇÃO
Diversas cidades do país apresentam constantes problemas relacionados à drenagem urbana de águas pluviais. O aumento da urbanização junto com a falta de planejamento eleva os riscos desses problemas. A necessidade de um planejamento urbano relacionado, principalmente, à drenagem urbana, somadas às alterações que o meio sofre em decorrência do uso inadequado do solo, constituem ingredientes favoráveis à geração de problemas urbanos muitas vezes de difíceis soluções e, na maioria das vezes, que requerem medidas estruturais (obras) onerosas. Grande parte das cidades brasileiras não possui normas de fiscalização referente à drenagem urbana. Pois segundo Tucci (2002), o Plano Diretor Urbano existe para que cada município introduza o uso do solo e as legislações ambientais, mas dificilmente aborda a drenagem urbana. Segundo o IBGE, a população de Manaus saltou de 1.405.835, em 2000, para 1.802.525, em 2010 – um crescimento de 22%. O município possui um clima subtropical úmido, tem principalmente durante o inverno intensidade de chuva elevada de Novembro à Maio, assim acarretando nessa época surgimento de diversas áreas de alagamento devido à chuva (BORSATO, 2014). Um ponto que gera grandes transtornos à população e não recebe obras de melhoria e assim apresenta inundação no período de fortes chuvas está localizado na avenida Eduardo Ribeiro localizada no Centro de Manaus, o ponto possui trafego intenso nos horário de pico é uma importante rota para a Capital Amazonense, é de extrema importância para o âmbito social. O município possui outras áreas que se assemelham a essa, o problema é de tal ordem que é difícil à previsão do sistema para planejamento e controle. O sistema atual deve ser estudado para implantação de soluções adequadas. O presente trabalho tem como objetivo sugerir possíveis medidas estruturais para diminuição dos problemas de drenagem urbana na Avenida.
DESENVOLVIMENTO
A crescente preocupação com o meio ambiente e com os impactos provocados nele devido a ações dos homens, leva a engenharia a buscar maneiras de viver em harmonia com o ambiente sem agredir ou sofrer com os impactos ambientais. No que se refere à drenagem urbana deve se buscar alternativas para controle das enchentes. A justificativa ao desenvolvimento desse trabalho está ligada a importância de ser ter um sistema de drenagem eficiente, com capacidade de escoamento de chuvas excepcionais, adequando o sistema já existente com medidas para o controle de fontes geradoras de problemas. As inundações geram muitos prejuízos a população: prejuízos econômicos, casas interditadas, perda de móveis, alimentos, objetos, etc. Já as perdas de vidas, diferente dos materiais, não podem ser economicamente mensuradas. Inundações podem esconder buracos e depressões, que elevam os riscos de acidentes a população, além de a corrente de água gerar riscos de vidas por afogamento. Outro risco a população afetada pelas enchentes urbanas são a proliferação de doenças de veiculação hídrica. Assim como muitas cidades do país, Manaus também sofre com problemas devido a sua urbanização. Segundo informações obtidas na Secretaria de Planejamento Urbana do Município a população de Manaus saltou de 1.405.835, em 2000, para 1.802.525, em 2010 – devido ao aumento de ofertas de emprego pela Polo Industrial de Manaus Nesse período a cidade teve um crescimento urbano notável e sem controle. A cidade continuou se desenvolvendo e junto com o crescimento começaram os problemas de infraestrutura. Com grande índice de precipitações e crescimento urbano, a cidade de Manaus começa sofre com diversos problemas de drenagem de agua pluvial. O município ainda está em fase de criação do Plano de Drenagem Urbana e necessita urgentemente de um planejamento urbanístico para o escoamento das águas pluviais. Após entrevista informal com moradores da cidade muitos relataram diversos pontos de alagamento no perímetro urbano, onde o mais notável foi a Avenida Eduardo Ribeiro. Posteriormente, em visita ao local, ficou contatado que após uma chuva moderada houve alagamento na região.
Figura 1 – Avenida Eduardo Riberio Centro de Manaus.
URBANIZAÇÃO E DRENAGEM
A concentração da população brasileira nas áreas urbanas, aliada às restrições econômicas que atingem a sociedade e às limitações das administrações públicas em relação ao planejamento e ao controle do uso e ocupação do solo, reforça o caráter informal e aparentemente anárquico da urbanização brasileira (Peixoto, 2005). Segundo Tucci (1995) o deslocamento da população da área rural para a área urbana nas regiões desenvolvidas de uma forma geral está relacionada com a oportunidade de trabalho e melhoria na qualidade da educação, saúde e cultura, são esses os responsáveis pelo êxodo rural. Cada vez mais as cidades se desenvolvem e aumenta a população, esse alto índice de crescimento da população gera sérios problemas nas áreas metropolitanas. Os efeitos do processo de crescente populacional são: maior densidade de residências, indústrias e comércios, resultando uma crescente impermeabilização das áreas ocupadas. A ausência do planejamento urbano na grande maioria das cidades brasileiras traz inúmeros problemas para a população que nelas residem, em decorrência dos impactos da urbanização sobre o meio ambiente. Cita-se como exemplo, os problemas relativos às enchentes urbanas, que podem desabrigar milhares de pessoas, gerar altos prejuízos econômicos e desenvolver doenças de veiculação hídrica, como a leptospirose e malária, por exemplo, e além daqueles relativos à produção e transportes de cargas difusas de poluição que podem prejudicar os corpos de água (Porto, 2001). As consequências das inundações urbanas são visíveis e amplamente divulgadas pela imprensa, tanto falada, como escrita e televisiva, como exemplos, pode-se citar os problemas que sempre ocorrem com as pancadas de verão em cidades como Belo Horizonte, Maceió, Porto Alegre, Rio de Janeiro e São Paulo e também no interior dos estados. Nem sempre estas cheias são consequências diretas da urbanização, mas boa parte delas se deve, ou pelos menos seu agravamento a crescente urbanização destas regiões (Agra, 2001). Segundo Tucci(1995), com a impermeabilização do solo, a parcela da água que infiltrava passa a aumentar o escoamento superficial. A urbanização elimina os pontos de detenção natural existentes, diminuindo a rugosidade da bacia. Os pequenos canais existentes na configuração natural são substituídos pela tubulação de drenagem. A falta de compatibilidade entre o urbanismo e a drenagem pluvial levou muitas cidades a terem problemas críticos de inundações internas e agravamento de enchentes e níveis de poluição nos corpos receptores. É interessante notar que as soluções alternativas de drenagem, que fogem do receituário tradicional de transporte rápido por condutos enterrados, são geralmente vistas nos países em desenvolvimento, de forma equivocada, como soluções custosas e complexas, dificultando o desenvolvimento da moderna drenagem urbana (SUPERINTENDÊNCIA DE DESENVOLVIMENTODE RECURSOS HÍDRICOS E SANEAMENTO AMBIENTAL, 2002). Para Tucci (2001) o termo drenagem urbana é entendido como conjunto de medidas que tenham por objetivo minimizar os riscos a que as populações estão sujeitas, diminuir os prejuízos causados por inundações, possibilitando o desenvolvimento urbano de forma harmônica e sustentável. O sistema de drenagem tem uma particularidade: o escoamento de águas pluviais sempre ocorrerá independentemente de existir ou não sistema de drenagem adequado. A qualidade desse sistema é que determinará se os benefícios ou prejuízos à população serão maiores ou menores. (COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO,1986). Tucci (1995) relata que a micro drenagem urbana é constituída pelas redes de condutos e estruturas hidráulicas em nível de loteamento ou rede primária urbana, as galerias pluviais. Para COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO (1986) a drenagem urbana de ruas e avenidas compreende bocas de lobo, tubulações, poços de visita e estruturas acessórias. Devem conduzir águas pluviais desde a sua captação nas ruas, até a sua disposição na drenagem principal. Os impactos principais devidos à urbanização sobre o sistema de drenagem são o aumento do pico de vazão de cheia, a antecipação no tempo desta vazão máxima e o aumento do escoamento superficial (Campana e Tucci, 1994).
HIDROLOGIA
A hidrologia é a ciência que estuda os fenômenos relativos às águas em todos os seus estados, a sua distribuição e ocorrência em cada reservatório, e a relação desses fenômenos com as atividades antrópicas (Garcez e Alvares, 1988). Segundo Tucci e Marques (2000), a Hidrologia é uma ciência interdisciplinar que tem tido evolução significativa em face aos problemas crescentes, resultados da ocupação das bacias, do incremento significativo da utilização da água e do resultante impacto sobre o meio ambiente do globo. Profissionais de diferentes áreas como engenheiros, agrônomos, geólogos, matemáticos, estatísticos, geógrafos, biólogos, entre outros atuam nas diferentes subáreas dessa ciência.
CICLO HIDROLÓGICO
Pode-se considerar que toda a água utilizável pelo homem provenha da atmosfera, ainda que este conceito tenha apenas o mérito de definir um ponto inicial de um ciclo que na realidade, é fechado (Pinto et al, 1976). A movimentação de água se dá principalmente pela entrada continua de radiação solar no sistema terrestre. Essa energia faz com que a água evapore, seja transportada pelo vento, condense e precipite (Tundizi, 2003). Segundo Tucci (2001), no trajeto em direção à superfície terrestre a precipitação já sofre evaporação. Já a água que cai sobre um solo com cobertura vegetal, parte do seu volume precipitado sofre interceptação em folha e caules, de onde evaporam.
Figura 2 – Ciclo Hidrológico.
A água que se infiltra no solo, por sua vez é sujeita a evaporação direta para a atmosfera e é absorvida pela vegetação, que através da transpiração, retorna à atmosfera. Este processo chamado é chamado de evapotranspiração. (Carvalho e Silva, 2006). O que os vegetais não aproveitam percola para o lençol freático que normalmente contribui para o escoamento de base dos rios (Tucci, 2001).
As águas superficiais, através da ação do calor, evaporam e voltam à atmosfera, de onde o ciclo se reinicia. Porém, as águas que se movimentam através do ciclo hidrológico completam esse ciclo em períodos diferentes de tempo (Dacach, 1979).
BACIA HIDROGRÁFICA
A bacia hidrográfica definida por Silveira (2000) pode ser considerada como um sistema físico onde toda a entrada é o volume precipitado e a saída é o volume escoado pelo exutório. A bacia hidrográfica é uma área de captação natural da água da precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, seu exutório. A bacia hidrográfica compõe-se basicamente de um conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos de água que confluem ate resultar um leito único no exutório (Tucci, 2001). A determinação da área desses sistemas.
Figura 3 – Bacia Hidrográfica.
PRECIPITAÇÃO
Para Pinto Et Al (1976) entende-se por precipitação a água proveniente do vapor de água da atmosfera depositada na superfície terrestre de qualquer forma, como chuva, granizo, orvalho, neblina, neve ou geada. Como o foco de atenção deste trabalho são as precipitações em forma de chuva, será focado nesta forma de precipitação. As características principais da precipitação são o seu total, duração e distribuição temporal e espacial (Tucci, 2001). A formação das precipitações atmosféricas ocorre através do ar quente e úmido que, elevando-se por expansão adiabática, se resfria até obter seu ponto de saturação. Uma parte deste vapor se condensa em aerossóis de gotículas de água formando as nuvens, essas gotículas são mantidas em suspensão pelo efeito da turbulência ou de correntes de ar ascendentes. Quando elas atingem tamanho necessário (gota) para vencer a resistência do ar, deslocam-se em direção do solo formando as precipitações (Villela e Mattos, 1975).
TEMPO DE RECORRÊNCIA
Para Tucci (2001), tempo de recorrência é o número médio de anos em que se espera que uma precipitação seja igualada ou superada e o sei inverso é a probabilidade de um fenômeno igual ou superior ao analisado, ocorra em um ano qualquer. Para as obras de engenharia a sua segurança e durabilidade frequentemente associam-se a tempo ou período de recorrência cujo significado refere-se ao espaço de tempo em anos onde provavelmente ocorrerá um fenômeno de grande magnitude pelo menos uma vez. No caso dos dispositivos de drenagem este tempo diz respeito a enchentes de projeto que orientarão o dimensionamento de modo que a estrutura indicada resista a estas enchentes sem risco de superação, resultando desta forma a designação usual de descarga de projeto. A escolha do tempo de recorrência da enchente de projeto de uma obra de engenharia, consequentemente, a vazão a ser adotada no projeto de uma determinada obra, depende da comparação do custo para sua implantação e da perspectiva dos prejuízos resultantes da ocorrência de descargas maiores do que a de projeto, levando-se em conta que quanto maior o tempo de recorrência mais onerosa será a obra, porém os prejuízos decorrentes da insuficiência a esta vazão serão menores, resultando menores despesas de reposição ou reparos. (DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES, 2005). Em se tratando de obras de canalização de cursos d’água de pequenas bacias de drenagem para controle de inundação, como é o caso comum, os problemas são obviamente pequenos e, portanto, o período de retorno a ser adotado será em geral, de acordo com a importância de obra, este período varia de 5 a 50 anos (Delgado, 2008).
TEMPO DE CONCENTRAÇÃO
Tempo de concentração relativo a uma seção de um curso de água é o intervalo de tempo contado a partir do início da precipitação para que toda a bacia hidrográfica correspondente passe a contribuir na seção em estudo (PINTO et al, 1976). Sugere-se que o tempo de duração da chuva para aplicação do método racional seja limitado a um valor mínimo de 10 min. Assim, em pequenas bacias, quando se obtiverem valores menores que 10 min, deve-se adotar tp = 10 min (companhia ambiental do estado de São Paulo, 1986). Segundo a superintendência de desenvolvimento de recursos hídricos e saneamento ambiental (2002) o tempo de concentração das bacias urbanas será a soma dos tempos de permanência de cada trecho. Cada parcela será a soma do tempo de concentração do trecho anterior com a soma do tempo de permanência do trecho em estudo.
Onde:
tc(i-1) = tempo de concentração de trecho anterior em minutos; tp(i) = tempo de permanência do trecho i em minutos. O segundo tempo de concentração (tempo no interior das galerias) pode ser obtido através das características hidráulicas de fluxo, aplicando a equação de Manning.
Onde:
V = velocidade em m/s;
Rh = Raio hidráulico em m;
S = declividade no trecho do canal;
n = número de Manning do material do conduto.
Calculado a velocidade no trecho e sabendo o comprimento L do mesmo, aplico a equação do movimento retilíneo e uniforme para achar o tempo de escoamento do percurso.
Sendo;
V = velocidade de escoamento em m/s;
L = comprimento do trecho do canal em m; tc = Tempo de concentração no trecho.
VAZÃO
Segundo Pinto et al (1976) é o volume de água que escoa em uma unidade de tempo e em determinada seção de um conduto livre ou conduto forçado. Isto significa que a vazão é a rapidez com a qual um volume escoa. Para transformação chuva-vazão, será realizado o Método Racional. De acordo com (Superintendência De Desenvolvimento de Recursos Hídricos E Saneamento Ambiental, 2002) os princípios básicos dessa metodologia são: A duração da precipitação máxima de projeto é igual ao tempo de concentração da bacia. Admite-se que a bacia é pequena para que essa condição aconteça, pois a duração é inversamente proporcional à intensidade. Adota um coeficiente único de perdas, denominado C, estimado com base nas características da bacia. Não avalia o volume da cheia e a distribuição temporal das vazões.
A equação do modelo é definida pela equação:
Onde:
Qmáx = vazão máxima (em m³/s);
C = coeficiente de escoamento médio superficial ponderado;
imáx = máxima intensidade da precipitação (em mm/h);
A = área da bacia contribuinte não controlada por MCs (em km²).
INTENSIDADE MÁXIMA DE PRECIPITAÇÃO (i)
Segundo Pinto et al (1976) a intensidade considerada no método racional é um valor médio no tempo e no espaço. A intensidade instantânea de uma precipitação sobre um determinado pluviógrafo, a intensidade a ser considerada para a aplicação de método racional é a máxima média observada num certo intervalo de tempo para o período de recorrência fixado. O intervalo de tempo que corresponde à situação crítica será igual ao tempo de concentração da bacia. A intensidade pode ser obtida pela seguinte equação:
K, m, n e t0 = Constantes características de diversas cidades do Brasil.
SISTEMAS DE DRENAGEM
O funcionamento de um sistema de drenagem segundo Tucci; Porto; Barros (1995) As águas que escoam superficialmente pelas ruas são captadas por canaletas laterais chamadas de sarjetas. Para interceptar as águas que escoam pelas sarjetas e conduzi-las à tubulação pluvial, empregam-se as bocas de lobo. A sua utilização objetiva evitar o escoamento em cruzamentos de rua, então chamadas de pontos baixos, e evitar o aumento do escoamento acima da capacidade da sarjeta, ai chamadas de intermediarias. As águas captadas pela drenagem pluvial e pelas bocas de lobo são conduzidas a tubulação. As tubulações conduzem as saídas, que podem ser em galerias, podendo ter diversas formas, ou a canais a céu aberto, conhecidos como emissários.
Figura 4 – Seção da sarjeta.
Segundo Tucci (2001) bocas de lobos são dispositivos localizados em pontos convenientes nas sarjetas para captação de águas fluviais. As bocas coletoras (bocas-de-lobo) podem ser classificadas em três grupos principais: bocas ou ralos de guias; ralos de sarjetas (grelhas); ralos combinados. Cada tipo inclui variações quanto a depressões (rebaixamento) em relação ao nível da superfície normal do perímetro e ao seu número (simples ou múltipla).
Figura 5 – Tipos de boca de lobo.
A locação das bocas-de-lobo deve considerar as seguintes recomendações:
Serão locadas em ambos os lados da rua, quando a saturação da sarjeta assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades de engolimento; Serão locadas nos pontos baixos da quadra; • a localização das bocas-de-lobo deve ser determinada através do cálculo da capacidade hidráulica da sarjeta, considerando-se uma altura do meio-fio de 0,15 m e uma largura da lâmina d’água variável; A melhor solução para a instalação de bocas-de-lobo é que esta seja feita em pontos pouco a montante de cada faixa de cruzamento usada pelos pedestres, junto às esquinas; Não é conveniente a sua localização junto ao vértice de ângulo de interseção das sarjetas de duas ruas convergentes, pelos seguintes motivos: (i) os pedestres, para cruzarem uma rua, teriam que saltar a torrente num trecho de máxima vazão superficial; (ii) as torrentes convergentes pelas diferentes sarjetas teriam, como resultante, um escoamento de velocidade em sentido contrário ao da afluência para o interior da boca-de-lobo (DEPARTAMENTO DE ESGOTOS PLUVIAIS, 2005). Segundo Netto (1998), bocas de lobo do tipo guia podem ser consideradas como um vertedor, sua capacidade de engolimento pode ser determinada por:
Onde:
Q = vazão de engolimento da boca de lobo em m/s³;
L = Comprimento da soleira em m;
y = altura da lamina de água próxima à abertura, na guia em m.
Bocas de lobo com grelha trabalham com vertedores de soleira livre são calculados pela equação (6) substituindo L por P onde P é o perímetro do orifício em metros. Essa equação só é válida para altura de lamina águas para até 12 cm (Tucci et al.1995).
MEIOS-FIOS
Meios-fios são elementos de pedra ou concreto, colocados entre o passeio e a via pública, paralelamente ao eixo da rua e com sua face superior no mesmo nível do passeio.
GALERIAS
Galerias são canalizações públicas usadas para conduzir as águas pluviais provenientes das bocas de lobo e das ligações privadas. Dimensionamentos de galerias são feitos com base nas equações hidráulicas de movimento uniforme, como a de Manning. O cálculo depende do coeficiente de rugosidade do tipo de galeria. (Superintendência De Desenvolvimento de Recursos Hídricos E Saneamento Ambiental 2002). Tal cálculo segue a formula de Man
Onde:
Q = Vazão da galeria em l/s;
D = Diâmetro da galeria em m;
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Através da análise de resultados obtidos na pesquisa observou que as área que ocorrem as inundações, são as regiões que se encontram altamente impermeabilizada e com altas taxas de ocupações, sendo que todas essas vias públicas foram constatada a presença do pavimento asfáltico. Sendo assim cabe ressaltar que as medidas de controle de inundação, mais precisamente a impermeabilização do solo, por ser umas das medidas a serem tomadas para minimizar os impactos da inundação devido a precipitação pluvial de alta magnitude
O aumento da permeabilidade do solo na região Norte principalmente aquela mais atingida pelas inundações, auxilia na redução dos impactos econômicos (danificação de equipamentos mercadoria e paralisação das atividades) no comercio local além de proporcionar a recarga de manancial subterrâneo. A redução das área impermeabilizada reduzirá o processo de formação de ilhas e calor. Tão comumente observado nos centros urbanos. Para melhor eficiência dos planos de infiltração e necessária a realização de demais estudos de forma a estabelecer dispositivo que atendam as característica físicas do solo, topografia, trafico de veículo, pedestre e uso de ocupação do solo da região.
REFERÊNCIAS
Campana, N.; Tucci, C.E.M. “Estimativa de área impermeável de macrobacias urbanas“, Caderno de Recursos Hídricos V12 nº2 p19-94. 1994.
Tucci, C.E.M. “Parâmetros do Hidrograma Unitário para bacias urbanas brasileiras“. Artigo submetido à RBRH. 2002.
Leopold, L.B. Hydrology for urban planning – A guide book on the hydrologic effects on urban land use. USGS circ. 554, 18p. 1968.
Tucci, C.E.M. Estudos Hidrológicos – Hidrodinâmicos do rio Iguaçu na Região Metropolitana de Curitiba. Prosan-Suceam. Curitiba 2 volumes. 1996.
FGV. Plano Nacional de Recursos Hídricos. Fundação Getúlio Vargas, Secretaria de Recursos Hídricos, MMA. 1998.
Urbonas, B.; Stahre, P. Stormwater best management practices and detetion, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey. 450p. 1993.
[1] Engenheiro Civil-Universitário do Norte UNINORTE.
Enviado: Outubro, 2018
Aprovado: Novembro, 2018
