Coleta, armazenamento, utilização e infiltração das águas pluviais na drenagem urbana

Abstract

Resumo: A água, como os demais recursos da biosfera, é escassa e seu uso racional compreende tanto a preservação como a conservação da quantidade e da qualidade. A Lei Nº 9433/97 que instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos, define que a água é um bem de domínio público, constituindo um recurso natural limitado, dotado de valor econômico. A idéia da aplicabilidade dos sistemas de coleta, armazenamento, utilização e infiltração das águas pluviais, instalados em todos os tipos de construções em todos os quarteirões, é um instrumento extremamente importante no controle do balanço hidrológico, como medida corretiva e mitigadora do impacto causado ao ciclo da água local, pelas atividades humanas, nas áreas urbanas das bacias hidrográficas, com crescentes taxas de impermeabilização dos solos, foi decorrente do aumento significativo dos níveis de água máximos das enchentes urbanas na Cidade de Curitiba, especificamente, as que ocorrem na Bacia Hidrográfica Urbana do Rio Belém. Para demonstrar a necessidade premente de promover a detenção das águas pluviais, para retardamento do escoamento superficial e abatimento dos níveis de água máximos das enchentes urbanas e ainda, recarga das águas subterrâneas da Bacia Hidrográfica Urbana do Rio Belém, foram quantificadas, mapeadas e tabuladas todas as áreas permeáveis e impermeáveis da Bacia. Utilizando técnicas de classificação digital de imagens do Sensoriamento Remoto, datadas de 1988, 1996 e 1999, as quais, em função dos censos do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBGE e das previsões populacionais futuras, determinaram-se as taxas de impermeabilização dos solos da Bacia, para um período de duzentos anos, compreendido entre 1820, ano do 1º censo, e 2020, ano em que será atingida a taxa de impermeabilização máxima dos solos da Bacia. Discretizando a área de drenagem total A = 87,85 km², da Bacia Hidrográfica Urbana do Rio Belém, para a seção transversal de controle, na Estação Fluviográfica Curitiba Prado Velho, com 42 km² de área de drenagem, foram selecionados, no período de 1987 a 2001, 25 eventos pluvio-fluviométricos críticos, que propiciaram o estabelecimento das correlações entre as principais variáveis hidrológicas da Bacia. Dos 25 eventos selecionados, destacou-se a chuva convectiva ( de verão ) ocorrida em 21/02/1999, com tempo de recorrência Tr = 33,5 anos, que fundamentou a determinação da relação que representaria a diminuição da impermeabilização real dos solos da Bacia, que para o ano de 2020, atingirá o seu valor máximo. Porém essa diminuição é, praticamente, impossível de ser feita, a mesma foi denominada de relação de permeabilidade artificial dos solos da Bacia Rp . Com o valor calculado da relação de permeabilidade artificial dos solos da Bacia, foi determinada a chuva a ser armazenada na Bacia do Rio Belém e, conseqüentemente, o volume necessário de reservação das águas pluviais, por unidade de área de coleta (telhado), tanto para as áreas da Bacia com solos das litologias Formação Guabirotuba e dos Sedimentos Recentes como nas áreas dos solos da Litologia Embasamento Cristalino, que possuem boa capacidade de infiltração no solo saturado, por conseqüência, reservatórios com volume 25% menores do que nas duas outras litologias. Desenvolveu-se projeto completo de um sistema de coleta, armazenamento, utilização e infiltração das águas pluviais, numa casa unifamiliar, com 51 m² de área de coleta (telhado) das águas pluviais, dimensionado a partir do aproveitamento de 85% da precipitação anual média de 1.511,2 mm, observada na Estação Pluviométrica Curitiba Prado Velho, com uma série histórica de 19 anos (1982 2000). A partir dos critérios e parâmetros estabelecidos, determinaram-se os volumes dos reservatórios de auto-limpeza e do armazenamento, as utilizações externas e interna das águas pluviais feitas por 4 pessoas de uma família, a infiltração dos excessos, e as economias mensal e anual médias, incidentes na tarifa de água potável e esgotos sanitários, pela substituição por águas pluviais, orçamentação e o período de reembolso do investimento no sistema inovador. Com os mesmos critérios e parâmetros utilizados na casa unifamiliar com Ac = 51 m², os resultados foram extrapolados para quatro casos práticos. Uma casa unifamiliar com 5 moradores e área de coleta das águas pluviais Ac = 110 m², um condomínio vertical multifamiliar com 43 habitantes e Ac = 245 m² e, dois consumidores comerciais, num hipermercado com Ac = 12.000 m² e num shopping center com Ac = 6.164,46 m², concluindo-se que a economia da água potável, pela substituição por águas pluviais, está diretamente ligada ao tamanho da superfície de coleta. A detenção das águas pluviais do sistema viário público, distribuída em todos os logradouros públicos das bacias hidrográficas dos rios Ivo e Pilarzinho, tributários do Rio Belém, conduziram a mudança do conceito da detenção concentrada das águas pluviais num único reservatório, denominado popularmente de piscinão , devendo tal conceito, ser totalmente revisto quando se tratar de áreas intensamente urbanizadas e ocupadas, pela absoluta falta de espaço físico para sua construção. Com relação a detenção distribuída das águas pluviais pelos sistemas de coleta, armazenamento, utilização e infiltração, assim como pelos reservatórios de detenção em todos os logradouros públicos, espera-se que as recomendações elencadas sejam implementadas no Município de Curitiba, pelos profissionais e técnicos responsáveis pela sua drenagem urbana, assimilem o conceito inovador, a fim de que os níveis de água máximos das enchentes urbanas comecem a diminuir, assim como ocorra a recarga dos seus aqüíferos, objetivando a preservação e a conservação dos seus recursos hídricos, trazendo melhorias na qualidade de vida da População de Curitiba e da sua Região Metropolitana.

Abstract: The water, as the others Biosfera resources, are scarce and its rational use include even the preservation as theirs conservation of the quantity and quality. The 9433/97 National Law which instituted the Water Resources National Politics, defines water as an public property, constituting a natural limited resource, endowed with economic value. The applicability idea of the system by collection, storage, using and infiltration of rainfall waters, installed in all types of constructions, is an extremely important instrument at the hidrologic balance control, as an corrective way of the impact caused to the local water cycle, by human activities in urban areas of the watersheds, with increasing taxes of impermeable areas, was a result of the significantly increase of the maximum water levels in the urban floods in Curitiba City, specifically, at the Belém Urban River Basin. To demonstrate the urgent necessity to promote rainfall detention, to diminishing the maximum water levels of urban floods, retarding the superficial flow, and recharge of the groundwater at the Belém Urban River Basin, the permeable and impermeable areas of the Basin were quantified, mapped and tabulated. Using techniques of Remote Sensing, with panchromatic and multiespectral satellite images, captured in 1988, 1996 and 1999 years, which, in function of the censuses by the Geography and Statistics Brazilian Institute IBGE and prevision of the future population, was computed the increases of the impermeable areas in the Watershed soils, for two hundred years, between 1820 and 2020. Dealing out the total drainage area A = 87,85 km², of the Belém Urban River Basin, limited on the transversal control section, Curitiba Prado Velho Fluviometric Station, with 42 km² drainage area, 25 pluvio-fluviometric critical events were selected in the historical serie 1987 - 2001, which had proportionated correlation between the main hidrologic variables. In these events, was detected the convective rainfall occurred in 21/02/1999, with an return period Tr = 33,5 years, which based the relation that would represent the reduction of the real impermeable area growth of the Basin, will reach the maximum value in the 2020 year. However such reduction, being practically impossible to reach, was called relation of artificial permeability of the Basin soils Rp . With the calculated value of the relation " artificial permeability " of the Belém Urban River Basin soils, was determined the total rain to be storaged and, consequently, the necessary volume of rainfall storage, for unit of collection area (roof) in the three areas of the Basin soils groups: Guabirotuba Formation; Recent Sediments and Crystalline Complex, that possess good soil infiltration capacity. A project containing the system of collection, storage, using and infiltration of rainfall in a familiar house, with 51 m² of collection area (roof), was developed and designed to utilize 85% of the annual average precipitation 1.511,2 mm, observed in the Curitiba Prado Velho Rain Gauge, with a historical serie of 19 years (1982 - 2000). From the established criteria and parameters, were determined the volume of the storage reservoir, the externals and internal uses made by four persons of one family, the infiltration of the excesses, the monthly and annual economies averages, incidents in the drinking waters and sanitary sewers tariff, caused by the substitution for rainfall waters, costing and the investment refund period of the innovative system. With the same criteria and parameters used in the house with Ac = 51 m², the results was been extended to four other practical cases. A house with five inhabitants and collection area Ac = 110 m², a vertical condominium with fourty-three persons and Ac = 245 m², two commercial consumers, a supermarket with Ac = 12.000 m² and a shopping center with Ac = 6.164,46 m², concluding that the economy of drinking waters of the public system caused by the substitution for rainfall waters, is directly related with the size of the collection surface. The rainfall waters detention of the public road system, distributed in all public areas of the Ivo and Pilarzinho river basins, tributaries of Belém River, lead the change of the rainwater detention concept in a single reservoir, called popularly piscinão , in urban areas intensively occupied, and even the abandonment for the absolute lack of physical space for its construction. With concerning of rainwater detention distributed systems, it s expected the recommendations to be implemented in the Curitiba City, by the responsible for its urban drainage, so that the maximum water levels of urban floods start to diminish, as well as occur the recharge of its groundwater, allowing the conservation of the water resources, bringing improvements in the quality life of the Curitiba City population and its Metropolitan Region.