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«Tânia Regina Trindade Avaliação dos métodos de gestão da água de chuva no meio urbano: estudo de caso nas cabeceiras do Ribeirão dos Meninos, ...»

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Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo

Tânia Regina Trindade

Avaliação dos métodos de gestão da água de chuva no meio

urbano: estudo de caso nas cabeceiras do Ribeirão dos Meninos,

São Bernardo do Campo, SP.

São Paulo

2011

Tânia Regina Trindade

Avaliação dos métodos de gestão da água de chuva no meio urbano: estudo de

caso nas cabeceiras do Ribeirão dos Meninos, São Bernardo do Campo, SP.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Tecnologia Ambiental.

Data da aprovação _____/_____ /________ ________________________________________

Prof. Dr. José Luiz Albuquerque Filho (Orientador) IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo

Membros da Banca Examinadora:

Prof. Dr. José Luiz Albuquerque Filho (Orientador) IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo Prof. Dra. Kátia Canil (membro) IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo Prof. Dr. Pedro Roberto Jacobi (membro) PROCAM – Programa de Ciência Ambiental da USP Tânia Regina Trindade

Avaliação dos métodos de gestão da água de chuva no meio urbano:

estudo de caso nas cabeceiras do Ribeirão dos Meninos, São Bernardo do Campo, SP.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT, para obtenção do título de Mestre em Tecnologia Ambiental.

Área de concentração: Mitigação de Impactos Ambientais Orientador: Dr. José Luiz Albuquerque Filho São Paulo Fevereiro ⁄ 2011 Ficha Catalográfica Elaborada pelo Departamento de Acervo e Informação Tecnológica – DAIT do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT T832a Trindade, Tânia Regina Avaliação dos métodos de gestão da água de chuva no meio urbano: estudo de caso nas cabeceiras do Rio Ribeirão dos Meninos, São Bernardo do Campo, SP. / Tânia Regina Trindade. São Paulo, 2011.

250 p.

Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental) - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. Área de concentração: Mitigação de Impactos Ambientais.

Orientador: Prof. Dr. José Luiz Albuquerque Filho

1. Água pluvial 2. Ambiente urbano 3. Recursos hídricos 4. Aproveitamento da água 5. Armazenamento 6. Drenagem 7. Escoamento 8. Tese I. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. Coordenadoria de Ensino Tecnológico II. Título

–  –  –

Dedico esta dissertação de mestrado aos meus estimados amigos, arquiteto Octávio Manente Júnior – in memorian – e engenheiro Silvio Izumi Minematsu, por representarem pessoas especiais a quem devo muito do meu amadurecimento profissional e humano dos últimos 18 anos.

AGRADECIMENTOS

A todos que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho, registro meus sinceros agradecimentos.

Primeiramente, quero agradecer à minha família, ao corpo docente e discente do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo, e aos membros da banca examinadora, pelo apoio, orientação e acompanhamento, sem os quais eu não haveria de construir este trabalho.

Ao meu orientador, professor doutor José Luiz Albuquerque Filho, faço menção em especial, por ter sido principalmente um amigo, me ajudando a superar barreiras e acreditar na finalização deste mestrado.

Aos amigos e superiores da Prefeitura de São Bernardo do Campo, agradeço pela riqueza de dados a que tive acesso sem a menor restrição.

Ao professor Plínio Tomaz, de quem gostaria de destacar a personalidade marcante e a natureza docente, agradeço pela orientação à distância que foi de caráter fundamental no aprendizado necessário ao desenvolvimento desta pesquisa.

RESUMO Uma gestão sustentável dos recursos hídricos no ambiente urbano, passa necessariamente pela utilização de mecanismos que promovam a captação e o armazenamento da água de chuva. Como resultado da falta de conscientização em relação à essas técnicas, no Brasil as regiões mais desenvolvidas e que contam com disponibilidade para o abastecimento de água potável, não tem inseridas no paradigma de construção urbana, soluções para adoção das práticas de armazenamento e aproveitamento do volume pluvial precipitado. Ao desconsiderar o potencial da água de chuva para contribuir com a gestão do suprimento e da demanda de água no espaço urbano, tem-se reflexos significativos principalmente no aumento contínuo das pressões sobre o sistema público de abastecimento, e na ampliação também contínua, dos picos de deflúvios, sobretudo pelo crescente desmatamento e impermeabilização do solo sem a implantação de medidas mitigadoras e compensatórias. Nesse contexto, este trabalho propõe um estudo de caso nas cabeceiras do Ribeirão dos Meninos, no município de São Bernardo do Campo, com objetivo de identificar as demandas para armazenamento de água de chuva com as seguintes finalidades: aproveitamento em usos não potáveis, controle da poluição difusa e amortecimento do pico de enchentes, por meio da restauração da vazão de pré desenvolvimento. Propõe-se um roteiro de estudo, que poderá ser reproduzido em outras bacias, desde que seja realizado o devido ajuste com dados físicos das áreas a serem estudadas. A altura de precipitação, ou o run off a ser armazenado representa a parcela mitigável do impacto gerado por impermeabilização do solo, e a parcela possível de captação e armazenamento para aproveitamento em usos não potáveis. Esses valores dependem das características físicas da bacia, do nível de ocupação, e das demandas para utilização da água armazenada. Assim, no estudo de caso proposto no capítulo 07, identifica-se a demanda por armazenamento de uma altura de precipitação de 41 mm de chuva, o que corresponde a 80% do run off calculado em 49,95 mm. Estes resultados foram obtidos numa área com 77% de impermeabilização do solo, coeficiente de deflúvio CN = 86, e vazão de restrição do corpo d’água estimada em 13 m3/s. No capítulo 08, são apresentadas diversas técnicas para a captação e o armazenamento do volume pluvial precipitado, com propostas de projeto e dimensionamento das estruturas para a escala do lote, conforme a finalidade a que se destinam. Os dimensionamentos, tanto para a macro bacia quanto para a escala do lote, constituem elementos fundamentais para o sucesso das práticas de gestão, já que estabelecem as demandas de armazenamento, as dimensões das estruturas, a forma e o tempo de descarte da água não utilizada. Esses dados, obtidos por métodos matemáticos, constituem os parâmetros físicos das ferramentas de gestão, e seu potencial de resultado para a macro bacia. A utilização de tais ferramentas sugerem mudanças no paradigma de ocupação urbana, visando uma gestão mais sustentável das águas pluviais, embasada no armazenamento e aproveitamento, no controle do escoamento superficial, e controle da poluição difusa.





Palavras chave: água de chuva, armazenamento e aproveitamento de água de chuva, drenagem, controle do escoamento superficial, Ribeirão dos Meninos

ABSTRACT

Evaluation of methods for managing stormwater in urban areas: case study of the headwaters of Ribeirão dos Meninos, Sao Bernardo do Campo, SP.

Sustainable management of water resources in urban environment necessarily involves the use of mechanisms to promote the uptake and storage of rainwater. As a result of lack of awareness about these techniques, in Brazil’s developed regions, which have availability for the supply of drinking water, haven’t been adopting the practice of storage and the use of rainwater as a paradigm of building urban. The practice of ignoring the potential of rain water has in order to contribute to the management of supply and demand of water in urban areas generates significant impact on the rise of pressures on the public system of supply and peak runoff, mainly by increasing deforestation and soil sealing without the implementation of mitigation and compensation measures. In this context, this master’s thesis proposes a case study of the headwaters of Ribeirão dos Meninos (Sao Bernardo do Campo city), aiming to identify the demands for storage of rainwater for the following purposes: use non-potable uses, diffuse pollution control and damping of peak floods by restoring the flow of pre-development. It is proposed that a study guide, which can be replicated in other basins, whereas adjustments are done in odrer to reproduce the new area is going to be studied. The height of rainfall, or run off to be stored, represents the portion of the impact generated by mitigable soil sealing portion and can capture and storage for use in non-potable uses. These values depend on the physical characteristics, level of occupation, and the demands for use of stored water. Thus, in the case study proposed in Chapter 07, identifies the demand for storage from a height of precipitation of 41 mm of rain, which corresponds to 80% of the calculated run off in 49.85 mm. These results were obtained in an area with 77% of soil sealing, CN = runoff coefficient of 86 and restricting the flow of body water estimated at 13 m3/s. In Chapter 08 are shown various techniques to capture and store rainwater volume of precipitate, and presents proposals for design and dimensioning of the structures at the scale of the lot, according to the intended purpose. The sizing for both the basin and for the macro-scale batch, is the key to successful management practices, as set storage demands, the dimensions of structure, form and time of disposal of unused water. These data, obtained by mathematical methods, constitute the physical parameters of the management tools and their potential outcomes for the macro watershed. The use of these tools suggest changes in the paradigm of urban settlement, moving towards a more sustainable management of stormwater, based upon the storage and utilization, control runoff and diffuse pollution control.

Keywords: rain water, storage and utilization of rain water, drainage, control of runoff, Ribeirão dos Meninos Lista de Ilustrações Figura 01: Fluxograma das etapas de trabalho

Figura 02: Princípios básicos do funcionamento dos reservatórios de retenção AC-1 e TC-2

Figura 03: Reservatório de retenção TM-7 – Implantação de arquitetura – Planta geral

Figura 04: Infiltrômetro de duplo anel

Figura 05: Pavimentos utilizados no experimento

Figura 06: Valetas de infiltração abertas

Figura 07: Valeta de infiltração complementada com trincheira de percolação........ 70 Figura 08: Jardim de chuva alagado e reservatório na fase de escavação da vala com bermas

Figura 09: Esquema de pré-tratamento de água de chuva

Figura 10: Valeta com cerca de sedimentos em Iowa (USA)

Figura 11: Trincheira de Infiltração ou percolação

Figura 12: Esquema de trincheira de Infiltração que recebe água da superfície e por tubulação subterrânea

Figura 13: Bacia de percolação em uma residência.

Figura 14: Meio fio permeável e entrada permeável na micro drenagem / boca de leão convencional com trincheira de infiltração.

Figura 15: Pavimento permeável em concreto ou asfalto poroso, e em blocos vazados

Figura 16: Pavimento permeável

Figura 17: Sistema de câmaras de infiltração sob estacionamento de automóveis, para armazenamento temporário de águas pluviais.

Figura 18: Swiss Park São Bernardo do Campo

Fonte: Modificado de EMPLASA (2007); Swiss Park São Bernardo do Campo (2011)

Figura 19: Dispositivo de infiltração com tubo de monitoramento

Figura 20 - Bacia do Rio Tamanduateí, e sub bacias do Ribeirão dos Meninos, Ribeirão dos Couros e Córrego Oratório

Figura 21: Área do estudo de caso

Figura 22: Geomorfologia e Uso do Solo da Macrozona de Vocação Urbana no Município de São Bernardo do Campo

Figura 23: Ocupação irregular e áreas com risco de escorregamento da Macrozona de Vocação Urbana no Município de São Bernardo do Campo............. 94 Figura 24: Mapa esquemático das Unidades de Planejamento e Gestão............... 95 Figura 25: Lotes maiores e menores que 500 m2

Figura 26: Bacia do Ribeirão dos Meninos – Hidrografia e localização dos Reservatórios de Detenção.

Figura 27: Mapa geomorfológico

Figura 28: Área do Estudo de Caso – As classes de Uso

Figura 29: Seção transversal 43, do Ribeirão dos Meninos

Figura 30: Ribeirão dos Meninos entre as estacas 36 e 45, identificado como Trecho

02. Nota-se o estrangulamento do canal por muros e construções e pelo sistema viário.

Figura 31: Bacia de cabeceira do Ribeirão dos Meninos, com identificação dos trechos de estrangulamento, e dos pontos A, B e C.

Figura 32: Chuva de curva acumulada do evento de 1983 no Alto Tietê/ SP, comparada com a curva de Huff (1º. Quartil, 50% de probabilidade)... 124 Figura 33: Reservatórios de retenção das cabeceiras do Ribeirão dos Meninos em São Bernardo do Campo.

Figura 34: Esquema de reservatório de auto-limpeza, para descarte da primeira água (first flush).

Figura 35: Cisterna executada no semi-árido nordestino (Ø 3400 mm – Vol. Aprox.

16 m3)

Figura 36: Modelos de reservatórios de aproveitamento da água de chuva adaptados ao projeto arquitetônico de residência

Figura 37: Implantação arquitetônica de reservatório visando aproveitamento de água de chuva

Figura 38: Implantação arquitetônica de reservatório de água de chuva em residência, sobre o abrigo de automóveis.

Figura 39: Implantação arquitetônica de reservatório de água de chuva em residência no recuo lateral

Figura 40: Implantação arquitetônica de reservatório de água de chuva em residência na laje de cobertura.

Figura 41: Telhado verde da prefeitura municipal de São Paulo (Banespinha)...... 165 Figura 42: Implantação arquitetônica de reservatório de água de chuva em residência, na calha de captação de água da cobertura.

Figura 43: Implantação arquitetônica de reservatório de água de chuva nas fundações da construção

Figura 44: Implantação arquitetônica de reservatório de água de chuva em residência no muro de fecho.



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