Rede Agronomia

Rede dos Engenheiros Agrônomos do Brasil

Eu sei que este assunto não é da seara do Engenheiro Agrônomo mas, se até o CREA-RJ, anos atrás, lançou um concurso para o projeto de uma Cidade Sustentável, por que eu, pegando carona no blog das Chuvas em BH, não posso dar o meu piteco ? Já abordei este tema aqui na Rede Agronomia algumas vezes tendo, inclusive, esboçado um Projeto de Drenagem Urbana no meu blog de 1.12.2018 (http://agronomos.ning.com/profiles/blogs/projeto-de-drenagem-urbana).

Inundações (nas cidades) por  causa  de  urbanização  – as  enchentes  aumentam  a  sua frequência e magnitude em razão da impermeabilização do solo e da construção da rede de condutos pluviais. O desenvolvimento urbano pode também produzir  obstruções  ao  escoamento,  como  aterros,  pontes,  drenagens  inadequadas, obstruções ao escoamento junto a condutos e assoreamento. Geralmente essas inundações são vistas como locais porque envolvem bacias pequenas (< 100 km2, mas frequentemente bacias < 10 km2). (1)

As bacias hidrográficas de grande porte têm mais de 1.000 km² e as menores sub-bacias têm menos de 50 km².

A gestão da drenagem urbana, segundo o Hidrólogo Carlos Tucci, é resumida na Figura abaixo.(2)

Os impactos e controles decorrentes da urbanização são resumidos por Tucci na Figura abaixo.

Causas das enchentes

1 - Impermeabilização do solo. Como mostra a Figura abaixo, nas cidades, a vazão escoada é maior e ocorre num tempo menor, após o início das chuvas.

A dificuldade maior ou menor da infiltração da água no solo das cidades, é mostrada no Quadro abaixo, produzido no decorrer da Unidade Curricular de Mecânica dos Solos do Curso Superior em Tecnologia de Construção de Edifícios do Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC. O volume a ser canalizado é obtido descontando-se da chuva o que foi infiltrado.

A planilha abaixo mostra a simulação do volume d´água de uma chuva de 85 mm/h a ser canalizado de uma área urbana de 700 m² com solo do tipo B (60% impermeável).

A impermeabilização do solo urbano está na ordem direta da densidade habitacional, como mostra esse Quadro elaborado pelo Engenheiro Carlos Tucci.

2 - Ocupação das margens

Segundo  o  MMA  (Ministério  do  Meio  Ambiente,  2014)  as  enchentes  são  fenômenos naturais, recorrentes em certos períodos de tempo, ocorrendo, portanto, com frequência variável. A  problemática da  inundação tem  início  a  partir  da  ocupação,  por  parte  da  população,  do  leito dos  rios  (pois  alguns  ficam  sem  sofrer  enchentes  por  muito  anos)  o  que pode  ter  como consequência perdas de vidas humanas e perdas materiais.(2)

3 - Não reservação nos lotes

Belo Horizonte foi um dos municípios precursores no desenvolvimento de legislação específica para drenagem. Em seu Plano de Desenvolvimento Urbano (1996) previu que  toda  a  área  permeável  de  um  loteamento  poderia ser  impermeabilizada  desde que fosse construído um reservatório com volume equivalente a 30 l/m². No Plano foi previsto   uma   exceção   para   a   construção   dos   reservatórios   desde   que   um engenheiro atestasse a inviabilidade do mesmo.(3)

Para   efeito   de   comparação,   no   caso   de   um   lote urbano   com   500   m²   de   área impermeabilizada,  deve  ser  disponibilizado  um  reservatório  com  altura  equivalente de chuva de 30 mm ou 15 m³.

REF.

(1) Águas urbanas, Carlos Tucci.

http://www.scielo.br/pdf/ea/v22n63/v22n63a07.pdf

(2) Gestão da Drenagem Urbana,

https://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/38004/LCBRSR27...

(3) Medidas de Controle “in Situ” do Escoamento Superficial em Áreas Urbanas: Análise de Aspectos Técnicos e Legais, TCC de Júlio Canoli, 2013

https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3147/tde-10072014-161954/p...

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Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 15 fevereiro 2020 às 8:44

MAIS TRÊS INFORMAÇÕES SOBRE RISCOS DE ENCHENTES

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 10 fevereiro 2020 às 7:44

O SEU CARRO NA INUNDAÇÃO

Um carro típico perde energia em profundidades superiores a 15 cm quando a água é sugada pelo escapamento, penetra na entrada de ar e pode começar a flutuar quando os níveis de inundação excederem 30 cm. (1)

Flutuação do veículo

A força flutuante exercida sobre um corpo imerso em um fluido é igual ao peso do fluido que o corpo desloca. Num estudo hidráulico em modelo reduzido na Malásia, a profundidade da água da enchente foi estimada no ponto de inclinação máxima para o cálculo da força de flutuação. (2)

À medida que a profundidade da água aumenta, o impacto da força de flutuação no veículo também aumenta principalmente por causa da imersão. No entanto, num experimento pode-se observar que a força máxima de flutuabilidade foi observada, ou seja, 23,93 N, quando o nível da água da enchente atingiu 0,089 m, enquanto seu impacto foi baixo, ou seja, 5,99 N, quando o nível da água estava em 0,047 m.

O impacto das forças de flutuação e elevação para fazer com que um veículo flutue nas águas da enchente varia com base na transição entre os estados de fluxo, isto é, condições de fluxo subcríticas e supercríticas. Por exemplo, o impacto da força de flutuabilidade pode ser desprezado para altas velocidades de fluxo, considerando apenas o efeito da força de sustentação (Fb), enquanto que para fluxos subcríticos, a contribuição da força de sustentação foi considerada insignificante. Portanto, aqui o impacto da força de elevação não foi levado em consideração para análises posteriores. No entanto, a seção a seguir relata as forças, ou seja, força de flutuação (Fb), força de arrasto (Fd), resistência ao atrito (Fr), atrito ao rolamento (Fro) e força motriz (Fdv) determinadas para um veículo parcialmente submerso que tenta atravessar uma estrada inundada . Em uma estrada plana, a força de reação normal é igual ao peso do veículo, pois a inclinação do solo permanece em zero grau, como mostrado na Fig. abaixo. No entanto, quando o gradiente da superfície está em ângulo, a força gravitacional tem componentes transversais, ou seja, mgy = mg*cosθ e mgx = mg*senθ, como mostrado na Fig. abaixo. Esses componentes de peso afetam o peso do veículo e os modos de instabilidade.

Em relação à força de arrasto, o valor mínimo do número de Reynolds foi da ordem de 16000; portanto, o coeficiente de arrasto do valor permaneceu inalterado e foi definido como um valor constante com base no nível da profundidade da água em relação à altura do chassi.

A instabilidade flutuante é atingida quando o nível da água chega ao ponto crítico onde a força de flutuação excede o peso do veículo. Essa força sempre aponta para cima na direção vertical, portanto, a pressão exercida pelo fluido aumenta com a profundidade e faz o veículo flutuar. Para que a força de flutuação tenha efeito em uma estrada inundada em baixa altitude, o modo de instabilidade flutuante depende do mesmo critério que para a superfície plana, mas devido o grau da inclinação, o valor de Wt é reduzido para Wt*cosθ. No entanto, o modo de instabilidade flutuante ocorreria quando: Fb > Wt*cosθ, onde, Wt é a força de flutuação e Wt*cosθ é o componente de peso perpendicular ao plano.

Estimativa do volume do carro

A Figura abaixo apresenta um cálculo expedito de um carro popular, com 4 pessoas a bordo e totalmente fechado. Considerando que "todo corpo mergulhado em um fluido recebe um empuxo vertical, de baixo para cima, igual ao peso do volume da água deslocado", se ele estivesse totalmente submerso, a força para cima seria de 5.765 kg. Desprezando o volume das rodas abaixo do piso, o carro começará a flutuar quando o nível da água atingir NA = 0,25 m + 0,15 m = 0,40 m, ou seja, antes de atingir a parte de cima das rodas, cujo diâmetro foi estimado em 0,60 m.

Conclusões:

(1) sob submersão parcial, profundidades mais baixas eram necessárias em altas vazões, enquanto em profundidades mais altas baixas velocidades de vazão eram suficientes para causar instabilidade no deslizamento;

(2) resistência ao atrito dos pneus com a superfície do solo é reduzida devido ao componente perpendicular da força gravitacional;

 (3) o componente de peso paralelo à força de arrasto assistida pelo plano para causar mecanismo de deslizamento; e

 (4) a profundidade crítica da água para causar instabilidade flutuante foi observada quando a profundidade da água era maior e igual a 6 cm.

As medidas parciais foram feitas com auxílio do software ImageJ, tomando-se como escala o comprimento do carro, e o volume do capô foi calculado como um tronco de pirâmide de 4 lados.

REF.

(1)

https://www.mynrma.com.au/cars-and-driving/driver-training-and-lice...

(2) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590123019300325...

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 7 fevereiro 2020 às 15:54

SUBMERGÊNCIA RELATIVA E INUNDAÇÕES

Das catástrofes naturais, as inundações são as que apresentam o maior volume de prejuízos. Segundo Berz (2000), somente na década de 90, mais de US$ 250 bilhões foram gastos para compensar as consequências mundiais das inundações. No Brasil, as perdas econômicas por inundações estimadas por Baptista e Nascimento (1996) e Tucci et al. (2003) estão entre US$ 1 bilhão e US$ 2 bilhões por ano. (1)

O intenso processo de urbanização experimentado no Brasil a partir da década de 60 mostra hoje, um resultado preocupante nas grandes cidades brasileiras. Mais de 85% da população vive em áreas urbanas, trazendo consigo impactos gerados pela forma inadequada da ocupação urbana e pelo comportamento geral da população.

Lâmina d´água tolerável

Os principais parâmetros que caracterizam uma inundação são: período de retorno, duração da inundação, velocidade do escoamento e profundidade da água tolerável para pedestres e veículos. Quanto à energia da água conferida pela sua velocidade e lâmina d´água, o Número de Froude é o parâmetro hidráulico mais utilizado nas avaliações de risco de inundações. A Fig. abaixo mostra uma aplicação.

A planilha da Figura abaixo, reune alguns dados e informações para estimar o risco de trafegar com um carro de passeio numa via inundada com lâmina d´água até a metade da altura da roda e velocidade da água estimada em 3,4 m/s. O roteiro de cálculo inicia pelo cálculo da energia da água, dada pelo Número de Froude (Fr = U/√g*H, onde Fr = número, U = velocidade da água = 3,4 m/s, H = lâmina d´água = 0,30 m e g = aceleração da gravidade = 9,81 m/s²) ou Fr = 2. Em seguida, entra-se num gráfico para o cálculo da altura crítica da lâmina d´água (Hv = 1,30 m), a partir da qual o carro será arrastado pela correnteza.

Finalmente, no gráfico maior, as linhas vermelhas indicam a velocidade segura do carro na situação de altura da água e velocidade da correnteza; que resultou em, no máximo, 20 km/h.

A altura da lâmina d´água foi estimada com auxílio do software ImageJ e a velocidade (teórica) foi adotada.

 

REF.

(1) https://www.repositorio.unb.br/bitstream/10482/4599/1/2009_JussanaM...

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 5 fevereiro 2020 às 16:50

GRAUS DE RISCO À ENCHENTE

As enchentes podem ser definidas, segundo Vianna (2000), como eventos em que são verificados valores extremos de vazão associados à inundação de planícies ou áreas adjacentes ao canal principal dos cursos d’água. (1)

As  enchentes  provocadas  pela  urbanização,  segundo  Pompêo  (2000),  ocorrem devido  ao  excessivo  parcelamento  do  solo  e  consequente  impermeabilização  de  grandes superfícies,  pela  ocupação  de  áreas  ribeirinhas  tais  como  várzeas,  áreas  de  inundação frequente  e  zonas  alagadiças,  pela  obstrução  de  canalizações  por  detritos  e  sedimentos lançados nos corpos d’água e às obras de drenagem inadequadas.

No território brasileiro identificam-se diversos problemas ambientais, dentre os mais comuns destacam-se as enchentes.   Esse   fenômeno  se   concentra   de   forma expressiva   nas   áreas   urbanas,onde   o   processo   de urbanização  possui  papel  fundamental  por  estar  diretamente  relacionado  à  poluição  dos  corpos  hídricos, dizimação  parcial  e  mesmo  total  da  vegetação,  em  especial  a  ciliar,  apesar  da  legislação  vigente,  intensa impermeabilização  do  solo,  entre  outros,  que  provocam  impactos  negativos  sobre  o  meio  ambiente.

Áreas   urbanizadas   são   mais   suscetíveis   à   inundação,pois   uma   determinada precipitação  que  antes  da  urbanização  não  causaria  enchentes,  após  esse  processo  podem resultar  em  vazões  muito  maiores  e  inundações  generalizadas  devidas,  principalmente,  à remoção  da  vegetação,  à  impermeabilização  do  solo  e  à  canalização  do  rio,  além  do carregamento de sedimentos, lixo e esgoto para os cursos d’água (GONDIM FILHO et al., 2004 apud SILVA; SANTOS, 2010).

Análise do Risco Ambiental

Para compor a análise do risco ambiental, devem-se associar características naturais e  sociais.  Como  indicadores  ambientais,  têm-se  os  aspectos  climático  (regime  de  chuvas), hidrológico (rede hidrográfica), geomorfológico (proximidade de cursos d’água, ocupação de  encostas),  a  urbanização  e  a  exposição  à  degradação  ambiental  (moradia  com  baixa cobertura  de  esgoto,  tratamento  de  água  e  manejo  de  resíduos  sólidos)  (MARANDOLA JÚNIOR; HOGAN, 2004).

Para Brum Ferreira (1993, apud Oliveira e Robaina, 2004) a definição de risco está integrada  à  noção  de  risco  ambiental,  subdividido  em  Natural  e  Antrópico.  Os  riscos naturais seriam definidos por riscos geológicos, climáticos e geomorfológicos. Dentro desta concepção,  o  risco  geomorfológico  indica  áreas  sujeitas  à  ocorrência  de  desastres  naturais relacionados  à  dinâmica  superficial,  através  de  dinâmica  de  encostas  e  por  dinâmica fluvial.  Os  riscos  por  dinâmica  fluvial  ocorrem  geralmente  em  áreas  planas,  localizadas próximas  à  rede  de  drenagem  e  sujeitas  a  inundações,  alagamentos  e  erosão  de  margens. Já  o  risco  ambiental  relacionado  à  ação  antrópica,  está  ligado  à  dinâmica  do  espaço urbano, como ocupação inadequada e à vulnerabilidade do território, ligados à população, equipamentos, organização social e econômica e recursos naturais.

Para  Manzione  (2011,  p.26),  o  conceito  de  risco  é  abordado  mais  frequentemente associado  ao  perigo  de  um  determinado  evento,  podendo  estar  relacionado  a  processos naturais ou ser consequência de atividades humanas. Dessa forma, o risco é um produto do perigo que  é  a  probabilidade  de  ocorrência  de  um  fenômeno  potencialmente  danoso num   certo   período   de   tempo   numa   determinada   área;   da vulnerabilidade-que representa o grau de  perdas humanas e sociais, físicas e econômicas dos elementos; e dos elementos em  risco -expresso  por  todos  os  objetos,  pessoas,  animais,  atividades  e processos  que  podem  ser  afetados  de  maneira  adversa  por  um  fenômeno  potencialmente perigoso, em uma área particular, tanto direta como indiretamente, isso inclui população, propriedades, edifícios, instalações, atividades econômicas, incluindo serviços públicos, ou mesmo o meio ambiente (fauna, flora, solo, água, ar)em risco em uma determinada área.

Risco é compreendido ainda por Lopes e Reis (2011), como a probabilidade de consequências  prejudiciais,  ou  perdas  esperadas  (mortes,  pessoas  afetadas,  danos  às propriedades,   meios   de   subsistência,   atividade   econômica   interrompida   ou   danos ambientais)  resultado  das  interações  entre  perigo  natural  ou  por  indução  humana  e condições de vulnerabilidade.

Para   Marcelino   et   al.   (2006),   o   mapeamento   de   áreas   de   risco   é   um   dos  instrumentos de análise de risco mais eficiente, pois a partir deste mapa é possível elaborar medidas  preventivas,  planificar  as  situações  de  emergência  e  estabelecer  ações  conjuntas entre  a  comunidade  e  o  poder  público,  com  o  intuito  de  promover  a  defesa  permanente contra  os  desastres  naturais.  As  medidas  preventivas  estão  associadas  à  identificação  das áreas com maior potencial de serem afetadas, onde são hierarquizados os cenários de risco e a proposição de medidas corretivas.

avaliação  do  risco  de  enchentes  adotado  pelo  Ministério  das  Cidades  em  2007 considera três variáveis, sendo elas: a) Análise dos cenários de risco e potencial destrutivo dos  processos  hidrológicos  ocorrentes(refere-se  à  identificação  do  cenário  hidrológico presente  em  cada  área  a  ser  investigada);  b)  A  Vulnerabilidade  da  ocupação  urbana (refere-se  à  vulnerabilidade  da  ocupação  urbana  presente  em  cada  área  de  risco).  A avaliação da vulnerabilidade compreende a análise do padrão construtivo; c) Distância das moradias  ao  eixo  da  drenagem.  Este  último  critério  para  análise  de  risco  refere-se  à distância das moradias ao eixo da drenagem, logicamente considerando o tipo de processo ocorrente na área e o raio de alcance desse processo (BRASIL, 2007).

Resultados

REF. (1)

DETERMINAÇÃO DO GRAU DE RISCO À ENCHENTE NA BACIA DO CÓRREGO MORUMBI, MUNICÍPIO DE PIRACICABA-SP

http://revista.fct.unesp.br/index.php/formacao/article/viewFile/401...

 

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 4 fevereiro 2020 às 9:49

MEDIDAS DE CONTROLE DE ENCHENTES

A Figura abaixo lista uma série de medidas de controle de enchentes, através de soluções estruturais (obras hidráulicas e proteção do solo) e não estruturais (planos de governo).

A Figura abaixo divide as soluções viáveis em 4 blocos: controle na fonte, controle no local, transporte lento e controle de jusante.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 3 fevereiro 2020 às 16:36

MAPA MENTAL DAS ENCHENTES URBANAS

Uma grata surpresa. Pesquisando no Google sobre o tema, encontrei num trabalho de conclusão de curso (TCC) um mapa mental que eu havia feito anos atrás e nem lembrava mais que existia. Era de SANDRA ANELÍ MENDES RINALDO, da Universidade Estadual de Londrina - PR, 2014.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 3 fevereiro 2020 às 10:24

ENCHENTES E IMPERMEABILIZAÇÃO DO SOLO

O  desenvolvimento  da  maioria  das  cidades  brasileiras  se  deu  ao  longo  dos  rios,  diante  da necessidade  de  utilização  das águas  em  distintas  atividades.  As  ocupações  ocasionaram diversos  problemas  que  atingem  diretamente  a  sociedade,  dentre  eles  as  enchentes  e inundações  urbanas. Uma  das  razões  para  tais  eventos  é  que  as  expansões dos  centros urbanos nem sempre são acompanhadas pela implantação de infraestrutura adequada e que é agravada  pela  não  observância  das  características  naturais  dos  ambientes  ocupados. (1)

De acordo com Pompêo (2000), as enchentes provocadas pela urbanização podem  ser  ocasionadas  por  diversos  motivos,  entre  eles  destaca-se o  elevado parcelamento  do  solo  e  por  consequência  a  impermeabilização  das  superfícies. Outro  fator  é  a  ocupação  de áreas  ribeirinhas, em áreas como  várzeas,  áreas  com histórico de inundações e zonas alagadiças, bem como o bloqueio de canalizações por resíduos sólidos (lixo) lançados indiscriminadamente no leito dos rios. Ainda, pode-se mencionar  a  grande  quantidade  de  sedimentos  que  são  retirados  pela  erosão  de áreas  com  solo  exposto  e  lançados  nos  rios,  causando  seu  assoreamento, assim como sistemas  de  drenagem  deficientes  ou  impróprios  para  a  condição  local  que não suportam a vazão existente. (2)

A Figura abaixo mostra a capacidade de infiltração dos vários grupos hidrológicos de solos.

Um outro modo de avaliar a impermeabilização do solo é pela densidade demográfica, como mostra a Figura abaixo.

Os danos decorrentes da urbanização estão listados no Quadro abaixo.

REF.

(1) http://clyde.dr.ufu.br/bitstream/123456789/14221/1/IdentificacaoAre...

(2) http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/1490/1/PB_DA...

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