DRENAGEM
Trabalho realizado por:
Alexandre Eugenio de Matos
Ana Carolina S. da Silva
Jackson Bunn
ARQ 5661- Tecnologia de
Edificação I
Curso de Arquitetura e
Urbanismo – UFSC
Semestre 2007-1
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FOI EDITADA CRIADA PELO PROF. ANDERSON CLARO A PARTIR DO TEXTO E DAS IMAGENS
ENTREGUES PELOS ALUNOS, QUE NÃO ESTAVAM
1.
INTRODUÇÃO
Drenagem é o ato de escoar as águas de terrenos encharcados,
por meio de tubos, túneis, canais, valas e fossos sendo possível recorrer a
motores como apoio ao escoamento.
Os canais podem ser naturais (rios ou córregos) ou artificiais
de concreto simples ou armado. Os sistemas de drenagem, que compreendem além
dos condutos fechados e dos condutos livres podem ser urbanos e/ou rurais e
visam escoar as águas de chuvas e evitar enchentes.
Os sistemas de drenagem são classificados de acordo com suas
dimensões, em sistemas de microdrenagem, também denominados de sistemas
iniciais de drenagem, que é o sistema responsável pela coleta e escoamento da
água da superfície; e de macrodrenagem (imagem 00) que corresponde a soma de
todos os sistemas de microdrenagem além das grandes galerias, canais e rios.
1.1.
Terminologia Básica
Um sistema de drenagem de águas pluviais é composto de uma
série de unidades e dispositivos hidráulicos como:
Greide
Guia
Sarjeta
Sarjetões
Boca coletora
Galerias
Condutos de ligação
Poços de visita
Trecho de galeria
Caixas de ligação
1.1.1. Greide
É uma linha do perfil correspondente ao eixo longitudinal da
superfície livre da via pública.
1.1.2. Guia
É o meio-fio. Uma faixa longitudinal de separação do passeio
com o leito viário, constituindo-se geralmente de peças de granito
argamassadas.
1.1.3. Sarjeta
É o canal longitudinal, em geral triangular, situado entre a
guia e a pista de rolamento, destinado a coletar e conduzir as águas de
escoamento superficial até os pontos de coleta. (imagem 01)
1.1.4. Sarjetões
Canal de seção triangular situado nos pontos baixos ou nos
encontros dos leitos viários das vias públicas, destinados a conectar sarjetas
ou encaminhar efluentes destas para os pontos de coleta. (imagem 02)
1.1.5. Bocas Coletoras
São popularmente conhecidas como bocas de lobo. São estruturas
hidráulicas para captação das águas superficiais transportadas pelas sarjetas e
sarjetões; em geral situam-se sob o passeio ou sob a sarjeta. (imagem 03)
1.1.6 Galerias
São condutos destinados ao transporte das águas captadas nas
bocas coletoras até os pontos de lançamento; tecnicamente denominada de
galerias tendo em vista serem construídas com diâmetro mínimo de 400mm.
1.1.7 Condutos de Ligação
Também denominados de tubulações de ligação, são destinados ao
transporte da água coletada nas bocas coletoras até às galerias pluviais.
(imagem 03)
1.1.8 Poços de Visita
São câmaras visitáveis situadas em pontos previamente
determinados, destinadas a permitir a inspeção e limpeza dos condutos
subterrâneos. (imagem 04)
1.1.9 Trecho de Galeria
É a parte da galeria situada entre dois poços de visita
consecutivos.
1.1.10. Caixas de Ligação
Também denominadas de caixas mortas, são caixas de alvenaria
subterrâneas não visitáveis, com finalidade de reunir condutos de ligação ou
estes à galeria. (imagem 05).
1.2.
Objetivos
1.
Prevenir inundações, principalmente nas áreas mais
baixas da cidade.
2.
Desenvolvimento do sistema viário.
3.
Redução de gastos com manutenção das vias.
4.
Valorização das propriedades.
5.
Eliminação de águas estagnadas.
6.
Conforto e segurança para população atendida.
Porém o grande objetivo do sistema de drenagem é a prevenção
de enchentes, porém no programa de prevenção de enchentes faz-se necessário
também:
·
Preservação das matas nas encostas;
·
Criação de bacias em vales;
·
Drenagem urbana canalizada;
·
Pontos de armazenamento nas cidades;
·
Manutenção do leito dos rios;
·
Criação de bacias nas margens dos rios.
Enfim um sistema de drenagem completo deve possuir:
·
Preservação das matas nas encostas;
·
Poços absorventes,
·
Trincheiras de infiltração,
·
Bacias de infiltração,
·
Filtros de areia enterrados,
·
Reservatórios ou bacias de retenção
·
Sistemas de pavimentos porosos
·
Drenagem urbana canalizada;
·
Pontos de armazenamento nas cidades;
·
Manutenção do leito dos rios;
·
Criação de bacias nas margens dos rios.
2. ÁGUAS PLUVIAIS
A água é uma fonte de vida, energia, conforto e prazer, um
símbolo universal de purificação e renovação. Como um imã primordial atrai uma
parte primitiva e bastante profunda da natureza humana. Desde a antiguidade já
existia uma importância crucial com a água, prova disso foi à construção dos
grandes aquedutos do império romano. A disponibilidade de água não apenas
determinou a localização das cidades antigas como também configurou a locação
dos edifícios em seu interior.
Antigamente a distribuição de água encanada tinha um sinônimo
de status assim, os ricos que tinham o
direito de utilizar a água primeiramente. Os pobres reutilizavam as águas já
usadas pelos nobres. Aristóteles reconhecia que um amplo suprimento de água era
essencial tanto para segurança militar quanto para a saúde, afirmava que se as
fontes de águas nas cidades fossem escassas, grandes reservatórios de águas
poderiam ser criados para armazenamento de água da chuva.
Não há falta de modelos bem sucedidos para os problemas de
água, sendo que as cidades americanas mostram bons exemplos:
1.
Criação de várzeas que captam as águas da chuva e
devolvem ao solo sendo estes locais soluções efetivas e econômicas além de um
grande espaço de lazer e recreação. Essas estratégias de prevenção de enchentes
envolvem a retenção de águas pluviais e prevêem um benefício para a qualidade
da água.
2.
Telhados, praças, estacionamentos, e parques,
foram projetados para armazenar as águas das grandes chuvas, e bosques e
várzeas nas cabeceiras forma preservadas por sua capacidade natural de
armazenamento de água, reduzindo os custos dos sistemas de drenagem, e em
alguns casos permitindo o tratamento das águas pluviais, o produto disto
resulta em novas áreas de lazer.
3.
Estacionamentos estão sendo projetados para reter
ou até absorver a água pluvial, como foi feito no estacionamento do First
National Bank, em Boulder, Colorado, onde o estacionamento pode armazenar
4.
Em áreas menos densas pode ser preferível reter a
água o tempo suficiente para que ela se infiltre no solo, assim as soluções
podem ser, asfalto permeável, pavimentação modular, cascalho, e calçamentos de
blocos de concretos, com grama plantada nos interstícios, são boas soluções
para drenagem.
5.
Na Califórnia, plantas aquáticas são utilizadas
para absorverem dejetos nas estações de tratamento das águas.
No México a estância Bishop’s Lodge, construiu um conjunto de
tratamento de esgotos para prover água para irrigação de suas pastagens e
jardins. As águas servidas e tratadas descem por cascatas e corredeiras através
de canais esculpidos e correm de um a área mais elevada para 7 grandes
piscinas, sendo que estas fornecem um tratamento terciário para água servida,
por sua aeração e sua exposição a luz solar. Isto é um grande tratamento paisagístico,
pois a água despenca de uma colina de
2. 1.
Projetos para conservar, recuperar a água, e prevenir enchentes
A prevenção conservação da água só ocorre por muitas ações individuais
e cada uma fazendo parte de um plano global. As soluções mais efetivas,
eficientes e econômicas são encontradas onde os problemas são sentidos com mais
impacto. O plano diretor de controle de enchentes parte do pré-suposto de que a
natureza já possui uma solução de baixo custo para enchentes (extensas várzeas
que moderam as variações extremas da correnteza), sendo assim, o mais prudente
e econômico é não interferir nesse esquema.
Um dos projetos criados em Denver foi um sistema de drenagem
de águas pluviais para acomodar uma chuva de cinqüenta anos. O distrito mapeia
a várzea para e o plano diretor identifica onde os problemas de inundação
acontecem e recomenda medidas saneadoras.
A administração da cidade exige que os edifícios novos e reformados
retenham as águas pluviais no local. Os telhados são projetados para suportar
150mm de água. Foi projetado um anel de retenção para calha, que armazena até
76mm de água, e então a libera a uma razão de 12mm por hora. Outra solução para
a água pluvial é encontrado em algumas cidades européias, como Stuttgart que
usa água para fazer “tetos molhados”, assim reduzindo o calor dos edifícios e diminuir o consumo de
energia no condicionamento de ar.
Outro exemplo em Denver foi a Greenway (caminho verde).
Projetado para acomodar as águas das cheias, bem como atividades recreativas.
Atualmente é o principal parque de
Denver 24km de trilhas. O canal central do Rio Platte foi escavado para criação
de um leito mais profundo. A água é liberada do reservatório (um elemento
importante de controle das enchentes) em doses recreativas (cronometradas) para
aumentar o fluxo das águas para esportes aquáticos. Com o uso crescente do rio
surgiu uma preocupação maior com a qualidade da água e com a melhoria e
manutenção dessa qualidade. O caminho verde foi realizado pelos esforços de
organizações públicas, privadas e de cidadãos individuais.
Em Woodlands existe um sistema de drenagem natural que explora
a capacidade das várzeas florestadas de acomodarem as águas pluviais, e dos
solos de boa drenagem de absorverem e armazenarem a água. Os engenheiros
compararam o custo do sistema de drenagem natural com o sistema convencional, o
primeiro teria uma economia de 14 milhões de dólares. O sistema de drenagem
natural é composto por 2 subsistemas: um que estoca e absorve as águas das
chuvas, e outro que drena as águas das grandes tempestades.
2.2. Um
plano para cada cidade
Á gestão bem sucedida da água na cidade exigirá projetos
abrangentes muitas ações individuais e a percepção de que a drenagem das águas
pluviais, o controle das enchentes, o abastecimento de água, a conservação, a
disposição do lixo, e o tratamento dos esgotos são todas facetas de um sistema
maior. Identificar as áreas de maior risco de enchentes e as que fornecem
armazenamento das águas, ajudará a visualizar uma estratégia do controle das
enchentes. Identificar as principais fontes de poluição e os padrões de
dispersão dos poluentes na água ajudará a determinar os lugares mais gravemente
contaminados.
Uma crise de abastecimento atinge provavelmente as cidades de
crescimento rápido e de regiões áridas. Cada cidade tem que projetar um para a
questão da água, incluindo normas e regulamentação do uso da água, com
implicações do projeto de paisagismo, e a cuidadosa localização dos lixos e dos
esgotos domésticos e industriais.
A subestimação da água é o principal empecilho para a sua
implementação. Uma vez que a escassez de água força as cidades a considerar o
valor real desse líquido, o apoio para a sua conservação será inevitável. As
cidades protegerão sua água contra contaminação reutilizando-as após o
tratamento e os parques urbanos e os terrenos particulares adotarão uma
paisagem tolerante as secas.
2. HISTÓRICO
2.1
Origem e desenvolvimento
No início, a drenagem era basicamente um complemento da
irrigação, mas depois evoluiu para uma técnica com objetivos bem definidos,
como recuperar grandes extensões de terrenos inundados.
Com a prática da agricultura foram surgindo técnicas de
drenagem para a irrigação de cultivos de cereais independentemente das chuvas.
A irrigação dos campos permitiu o aparecimento das primeiras cidades.
Coube aos sumérios, por volta de
Os sistemas primitivos de drenagem consistiam exclusivamente
de valas a céu aberto que atravessassem as terras, porém, aos poucos, surgiu a
idéia de construir dutos cobertos para a drenagem urbana. Inicialmente
empregavam-se blocos de argila cozidos e cimentados com barro e gesso.
Obras de drenagem de grande porte foram realizadas no tempo do
Império Romano, como as do vale do Pó, na Itália, e as do Fens, na Inglaterra.
Na idade moderna, nos Estados Unidos, as terras pantanosas da costa do
Atlântico, são exemplos de regiões que se tornaram agricultáveis devido a obras
de macrodrenagem.
A partir do início do século XIX, surgiram os primeiros
sistemas de distribuição urbana de água potável por encanamentos e se
popularizou a peças de descarga hídrica para descarga de esgotos.
A generalização
do sistema de drenagem por carregamento pela água logo originou mais problemas:
1) As fossas raramente eram limpas, saturando
grandes áreas do terreno e poluindo fontes e poços.
2) A água de esgoto alcançava os canais de
esgotamento, esses canais se destinavam a carrear água de chuva, o excesso
dessa prática levou os rios de cidades maiores a se transformarem em esgotos a
céu aberto.
O concreto
armado praticamente revolucionou favoravelmente o desenvolvimento das obras de
drenagem, essencialmente as de microdrenagem, facilitando a construção de lajes
de cobertura e possibilitando o emprego de tubos pré-moldados para construção
das galerias, especialmente as de menor porte.
2.2. Harapa
Vale do Indo, região onde atualmente se encontra o Paquistão
por volta de
Enquanto os mesopotâmicos e os egípcios trabalhavam para
erguer muralhas, túmulos e templos, o povo do vale do Indo dedicava-se a árdua
tarefa de colocar suas acomodações acima das enchentes, construindo enormes
plataformas de terra batida e entulhos.
Possuía um sofisticado do sistema de encanamento pelos quais a
água servida corria para dutos ou esgotos centrais. Os esgotos eram forrados de
tijolos e tinham aberturas a intervalos regulares para inspeção e manutenção.
Cada casa dispunha de um banheiro com chão pavimentado em declive e de um
sistema de escoamento de água.
2.3. Roma
A cidade era abastecida por onze aquedutos, porém água
canalizada era um privilégio de poucos e a maioria dos cidadãos abastecia-se em
fontes públicas.
Havia extensos esgotos mas se conectavam apenas com o sistema
público de drenagem e não com as casas particulares.
O grande esgoto de Roma, a cloaca máxima, é a maior das obras
de drenagem romana ainda funcionando. É um canal da água de drenagem que
funcionava desde o Fórum Romano, drenando o solo encharcado aos pés da colina
do Capitólio, até esvaziar no Tibre. As paredes da primeira seção são
construídas dos blocos de pedra e em vários pontos ao longo do trajeto,
deságuam drenos subterrâneos menores e tampados.
A cloaca máxima ainda é parte do sistema de drenagem da atual
Roma, sendo que o trecho final foi retificado de modo a desaguar
perpendicularmente à margem murada do rio.
2.4. Idade
Média
Na idade média podemos destacar Londres que inaugurou seu
primeiro aqueduto em 1236. Mesmo assim as condições da vida urbana eram
precárias.
Como exemplo positivo cita-se Milão, do século XIV, onde
esgotos e cloacas, tinham de ser construídos em lugares aprovados pelas
autoridades e construídos em valas reaterradas, com profundidades suficientes
para que não emitissem maus odores.
2.5. Brasil
Um marco na engenharia urbana nacional foi a inauguração dos
primeiros canais de drenagem dos terrenos alagados, próximos ao centro da
cidade de Santos (1912). A abertura desses canais destinava-se a drenagem das
águas estagnadas dentro do perímetro urbano, diminuindo o surgimento de
epidemias.
No mesmo ano o Brasil
adotou o sistema separador absoluto, onde os sistemas de esgotos sanitários
passaram a ser obrigatoriamente projetados e construídos independentemente dos
sistemas de drenagem pluvial.
3. CONTROLE
(na origem)
O conjunto de soluções técnicas ou procedimentos, a montante
do sistema físico, que é a rede de coletores, e que interferem ao nível da
bacia de drenagem. Estas soluções têm como principal finalidade melhorar a
infiltração de águas pluviais e/ou retenção temporária por forma a reduzir a
afluência de água pluvial ao sistema de coletores.
1.
Preservação das matas nas encostas
2.
Poços absorventes
3.
Trincheiras de infiltração (imagem 06)
4.
Bacias de infiltração
5.
Filtros de areia enterrados
6.
Reservatórios ou bacias de retenção
7.
Sistemas de pavimentos porosos (imagem 07)
8.
Criação de lagos (imagem 08)
4. DRENAGEM
URBANA SUSTENTÁVEL
O conceito de drenagem urbana sustentável é algo relativamente
novo, se compararmos com a maioria dos conceitos atuais de drenagem. No começo
dos anos 90 começou-se a ter uma preocupação maior com o destino das águas no
meio urbano. A partir dessas discussões surgiu o conceito da drenagem
sustentável.
É bastante claro que o principal enfoque desse tipo de
drenagem é evitar os processos erosivos do solo, atenuar, e se possível, evitar
as enchentes e o processo de perda das capacidades dos mananciais. A drenagem
sustentável baseia-se basicamente em três tipos de ações:
1.
Evitar desmatamento, erosões e assoreamento dos
rios e lagos.
2.
Gestão urbana - a drenagem urbana sustentável deve
fazer parte do plano diretor da cidade.
3.
Manutenção dos recursos hídricos e a qualidade das
águas superficiais e subterrâneas.
4.1. Infra-
estruturas Verdes
Nada mais é do que uma abordagem ecológica do manejo das águas
pluviais, ou seja, imitar o ciclo hidrológico natural. É possível e amplamente
aconselhável a utilização de áreas verdes e da natureza para a criação de
espaços livres e públicos que sirvam a necessidade da infra-estrutura urbana. O
objetivo final é criar um rede de áreas verdes todas ligadas entre si. Em
Seatlle existe um projeto chamado “Open Space Seattle
Para dentro de um meio urbano foram desenvolvidas diversas
tipologias de estruturas paisagísticas capazes de auxiliar no processo de drenagem urbana.
1.
Jardins de chuvas
2.
Canteiro pluvial
3.
Lagoa pluvial – bacias de retenção
4.
Biovaletas
5.
Tetos verdes
6.
Grades verdes
4.1.1. Jardins de Chuva
Os jardins de chuva são depressões topográficas que recebem
água pluvial. O solo, especialmente se for adicionado com composto, age como
uma esponja que suga a água enquanto microrganismos e bactérias no solo removem
poluentes. Adicionando plantas aumenta a evapotranspiração e remoção dos
poluentes. As condições geotécnicas determinarão se a água poderia ser
infiltrada ou transbordada durante o pico do fluxo. (imagem 10)
Na Rua Siskiyou em Portland, jardins de chuva foram colocados
numa rua existente para receber a escoamento superficial poluído, e ao mesmo
tempo, diminuir a velocidade de veículos e criar um ambiente mais atraente para
os pedestres. (imagens 11, 12, 14)
Outros exemplos onde
existem jardins de chuva são:
1.
O Convention Center de Portland (imagens 15, 17)
2.
A Biblioteca de Maple Valley (imagens 20, 21)
3.
Apartamentos de Buckman Heights (imagens 22, 23)
4.1.2. Canteiro Pluvial
Canteiros pluviais são basicamente jardins de chuva que foram compactados
em pequenos espaços urbanos. Os canteiros pluviais podem compor com quase
qualquer prédio, até mesmo num meio urbano denso. Existem vários exemplos de um
canteiro no meio urbano como, por exemplo, com infiltração e um ladrão, sem
infiltração só evaporação, evapotranspiração e transbordamento, podem receber a
água entre a calçada e a rua. Exemplos de canteiros pluviais:
1.
A Garagem da Liberty Center (imagens 25, 26)
2.
No Mercado New Seasons (imagens 27, 28)
3.
SW 12th Avenue (imagens 65, 66, 67, 68)
4.
Os dormitórios Stephen Epler da Universidade
estadual de Portland (imagens 69, 70)
4.1.3. Lagoa Pluvial
As lagoas pluviais, ou bacias de retenção, recebem enchentes através
das drenagens naturais ou construídas. Uma parte da lagoa fica com água entre
as chuvas, então isso é um tipo de alagado construído, mas geralmente não é
para o tratamento de esgoto. A capacidade de armazenamento é o volume entre o
nível permanente da água e o nível de transbordamento. (imagem 37)
Lago Meadowbrook, em Seattle, foi construído ao lado de um
córrego urbano para receber a água das enchentes. Quando o nível da água do
córrego aumenta, parte dela transborda para dentro do lago para ser liberada
lentamente depois da chuva. (imagens 38, 39, 40, 41)
4.1.4. Biovaletas
As biovaletas, ou valetas de bioretenção vegetadas, são
semelhantes aos jardins de chuva, mas geralmente se referem a depressões
lineares com vegetação que limpa a água de chuva enquanto a valeta dirige para
os jardins de chuva ou sistemas convencionais de drenagem. As biovaletas são
ligadas em série de células, para que a água transborde de uma para outra. Cada
uma das células é cuidada pelo vizinho próximo como parte de sua paisagem
residencial.
Um dos primeiros projetos de biovaletas em Seattle é chamado
Street Edge Alternatives ou SEA Street. Na SEA Street, uma rua reta foi
substituída por uma rua curvilínea que deu condições para criação de uma série
de biovaletas ao lado da rua para receber o escoamento. Além dos benefícios
ecológicos, também faz com que o trânsito fique mais lento. (imagens 30, 31,
32, 33)
Outros exemplos de utilização de biovaletas:
1.
Parque de East Esplanade (imagem 34)
2.
No Museu de Ciências e Indústria de Oregon (OMSI)
(imagens 35, 36)
4.1.5. Tetos Verdes
Os tetos verdes têm uma cobertura de vegetação plantada em
cima do solo leve, uma barreira contra raízes, um reservatório de drenagem, e
uma membrana à prova de água.(imagens 42, 43)
Exemplos de tetos verdes:
1.
O prédio de Multnomah County (imagens 44, 45)
2.
A Prefeitura de Seattle (imagens 46, 47)
3.
A biblioteca pública do bairro Ballard (imagens
48, 49)
4.1.6. Grades Verdes
Grades verdes combinam técnicas múltiplas para formar uma rede
de intervenções da infraestrutura verde. Isso permite que técnicas mais
efetivas e eficientes sejam aplicadas onde são mais apropriadas. Como por
exemplo, se os solos e a topografia são adequados por infiltração, tudo bem. Se
não é, a grade conduz a água através dos solos de argila ou de inclinação
íngreme até outros lugares para infiltração ou armazenamento. Em Seattle,
bairros inteiros estão sendo desenvolvidos com essa idéia. (imagens 50, 51)
A grade verde Broadview foi a primeira aplicação em grande
dimensão. Cobre mais de 10 quarteirões do norte de Seattle. (imagens 52, 53,
54, 55, 56).
A grade verde Pinehurst, em Seattle, cobre uma área de 12
quarteirões. Algumas inovações incluem bacias com grama no fundo e mais espaço
para armazenamento. Existe uma área de sedimentação, que previne os sedimentos
de irem para o fundo da bacia reduzindo a capacidade de infiltração.
Periodicamente, a área com as pedras pode ser limpa para a remoção do sedimento.
(imagens 57, 58)
Outros exemplos de grades verdes:
1.
High Point Redevelopment (imagens 59, 60)
2.
Tanner Springs Park (imagens 61, 62)
5. BRASIL
A maioria dos municípios brasileiros não possui Plano Diretor de
Drenagem, que permita desenvolvimento urbano compatível com o sistema natural
de drenagem.
1. O comportamento deficiente das redes de drenagem, devido a
sub-dimensionamento ou entupimentos e obstruções das secções de escoamento, com
consequente entrada em carga de coletores e eventuais situações de inundação;
2. Freqüente entrada em funcionamento de descarregadores de
tempestade ou de segurança, com descargas de caudais excedentes para o meio
ambiente provocando um aumento da poluição do meio receptor;
3. Inundações frequentes de zonas baixas das bacias drenadas e
o acréscimo da poluição dos meios receptores, dadas as descargas diretas de
excedentes de sistemas unitários e pseudo-separativos para os meios receptores;
4. Descarga de escorrências pluviais especialmente poluídas,
caídas em rodovias ou outros locais pavimentados, para meios.
A percentagem de áreas impermeáveis numa bacia urbana oscila,
em regra, entre
6.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
FERNANDES, Carlos. História da Drernagem. Disponível em: <
http://www.saneamento10.hpg.ig.com.br/HDren_01.html >.
FERNANDES, Carlos. Sistemas de Drenagem Pluvial. Disponível
em: < http://www.saneamento10.hpg.ig.com.br/Dren01.html>.
SPIRN,
Anne Whiston. O jardim de granito: a natureza no desenho da cidade. São Paulo, Edusp, 1995.
CORMIER,
Nathaniel S. Infra- estrutura verde.