A causa principal deste cenário é de que não existe recuperação de custo dos serviços de drenagem urbana instituído nas cidades brasileiras. A lei de saneamento prevê que possa existir cobrança pela drenagem urbana com base na área impermeável das cidades. O Supremo entendeu que a cobrança de serviços como lixo e drenagem urbana são cobrados na forma de taxa desde que identificado um diferencial entre usuários.

Pelo meu conhecimento somente uma cidade cobra pelos serviços de drenagem urbana que é Santo André. Ainda assim, os valores cobrados não atendem os custos.

A grande dificuldade de estabelecer uma recuperação de custo para drenagem urbana decorre do seguinte:

1. É politicamente difícil introduzir mais uma cobrança de outro imposto, já que a população é muito sensível a qualquer cobrança de imposto devido ao péssimo exemplo que os diferentes níveis de governo têm dado na cobrança extorsiva de impostos e seu mau uso. Os exemplos mais marcantes a nível federal foi a CPMF que foi cobrada para a saúde e desvirtuado. A CIDE que é cobrado para as estradas e desviado para outros usos;
2. O mecanismo de cobrança e penalidade para aqueles que não pagarem a taxa. Neste caso, isto somente poderia penalizar o valor da propriedade na regularização dos impostos, já que não existe mecanismo como na água e energia de corte do serviço.
3. Falta de um gestor identificado para os serviços, ou seja, uma entidade do município ou um concessionário para desenvolver o serviço. Neste caso, é como o ovo e a galinha. Não existe o prestador devido a falta de recursos e não existe cobrança devido a falta do prestador de serviço.

Para superar estes problemas é necessário um planejamento da instituição do prestador de serviço (no Plano Diretor de Drenagem), com fundos provisórios até a implementação e cobrança de uma taxa de drenagem que torne viável o serviço. A taxa de drenagem possui justificativa ambiental, técnica e econômica que mostraremos na próxima semana.

Recarga

O volume de recarga por unidade de área (m3/ha) pode estimado como

Vra = 10.R.(I/100)

Onde: R (mm) é a recarga do aquífero e I (%) é a área impermeável no caso de novos desenvolvimentos e o aumento da área impermeável para locais que estejam sendo novamente ocupados. O valor de R pode ser definido em função da recarga natural na região com base no tipo de solo (SCS).
O volume também pode ser estabelecido como uma porcentagem do volume total de uma chuva de projeto. No estado de Wisconsin adota 10 a 25% do volume da chuva de 2 anos de tempo de retorno e 24 horas de duração deve ser infiltrada, dependendo do tipo e uso (% de áreas impermeáveis) do solo. Para alcançar a meta de recarga podem ser utilizadas medidas de controle como trincheiras de infiltração, valos gramados, pavimentos permeáveis e também de técnicas de planejamento do local .

Qualidade da água

A prática americana através da EPA identificou que tratando uma parcela dos sólidos suspensos totais (SST) do escoamento pluvial o objetivo de reduzir a carga anual do escoamento em 80% é atingido. As metodologias usadas são :
(a) USEPA: A regulação adotada pela EPA estabelece que tratando o escoamento pluvial correspondente à chuva de 2 anos de tempo de retorno e duração de 24 horas a meta de redução dos poluentes é atingida;
(b) “Regra dos 90%”: Admite que capturando e retendo e escoando por 24 horas o volume de chuva correspondente a duração de 90% dos eventos de chuva do local a sedimentação retira grande parte dos poluentes.
O volume necessário , Vqa (m³/ha), pode ser estimado com base no seguinte:

Vqa = 10.P.C

Onde: P é a precipitação em mm/dia; C é o coeficiente de escoamento que pode ser estimado por C = 0,05 + 0,9 Ai, sendo Ai a parcela da bacia com áreas impermeáveis (valor entre 0 e 1).

Erosão

A prática usada é de armazenar e liberar gradualmente o volume gerado pelo evento de 1 ano e 24h, em um período de 24 horas ou mais, para que sejam controladas as velocidades erosivas no canal durante a passagem da cheia. Embora esta alternativa possa ser efetiva na proteção do canal, do ponto de vista operacional existem sérias limitações na aplicação da regulação. Para locais com área impermeável menor que 2 ha, por exemplo, o tamanho dos orifícios da tomada de água necessários para cumprir a regulação tornam-se muito pequenos, e ficam sujeitos ao entupimento. Para contornar esse problema esta regulação de proteção do canal não é exigida nos seguintes casos: (a) o volume total relacionado a proteção do canal é recarregado para o aquífero; (b) Locais com área menor ou igual 2 ha de área impermeável; (c) locais que descarregam em rios de quarta ordem, lagos, estuários e que tenham área menor que 5% da área da bacia a montante do desenvolvimento.

Belo Horizonte: No Plano Diretor Urbano de Belo Horizonte de 1996 foram previstas áreas permeáveis de acordo com a zona da cidade (como na maioria das cidades). Foi previsto na regulação que o proprietário pode substituir a área permeável por um reservatório na relação de 30 l para cada 1 m² impermeabilizado. Foi prevista uma exceção, em que a viabilidade da construção do reservatório dependia de um parecer de um engenheiro. Na prática observou-se que o proprietário construía a área impermeável e depois obtinha um parecer do engenheiro inviabilizando o reservatório. Desta forma, nenhum reservatório foi construído. Mesmo que o reservatório fosse construído não resolveria o problema, pois o restante da superfície continuaria impermeável e o aumento da vazão ocorreria. Este valor corresponde a 300 m3/ha, valor menor que o obtido para Porto Alegre de 425 m3/ha. Considerando que a chuva de 10 anos 1 hora de Porto Alegre é metade da Belo Horizonte, o volume deve ser ainda maior.

São Paulo – A lei das piscininhas de São Paulo que estabelece uma equação de volumes para amortecimento de inundações utiliza 90 m3/ha para áreas impermeáveis, valor muito baixo para ter algum efeito sobre a drenagem urbana, considerando ainda que a chuva de 1 hora 10 anos de São Paulo é maior que Porto Alegre. Estima-se que representa apenas 20% do volume necessário.

Brasília e Campo Grande- Foi utilizada a metodologia de Porto Alegre para estas duas cidades e devido a sua chuva maior, os volumes são respectivamente de 470 m3/ha e 585,8 m3/ha para áreas impermeáveis.

Estados Unidos: Algumas cidades adotam para controle quantitativo os tempos de retornos de 10 e 100 anos ou apenas 10 anos, com vazões prévias de 10 a 16 l/(s.ha) e os volumes variam com a intensidade de chuva de cada região em valores mais baixos que os brasileiros devido a menor intensidade de clima temperado.

Austrália: De modo geral o valor as vazões nas municipalidades australianas variam entre 80 a 300 l/s.ha e os volumes de 200 a 550 m³/ha. O tempo de retorno geralmente adotado é de 100 anos. O diâmetro mínimo do orifício de saída dos OSD é limitado em 25 mm, para evitar entupimentos das estruturas. Deve ainda existir uma proteção interna de grade. A profundidade máxima admissível para os tanques enterrados é 60 cm.
Este panorama breve mostra que os valores obtidos para Porto Alegre, Campo Grande e Brasília são razoáveis. O que se pode alterar é utilizar mais de um tempo de recorrência para dupla verificação. Na semana próxima vamos discutir o controle sobre Erosão e Qualidade da Água.

*** Duas semanas atrás coloquei uma equação da vazão de pré-dimensionamento com o coeficiente errado. Fiz a correção, favor verificar.

Como alternativa para controle da vazão pode-se utilizar: infiltração por pavimentos permeáveis, trincheiras de infiltração ou pelo armazenamento temporário. As alternativas de infiltração são sempre melhores pois garantem que o aqüífero continuará sendo alimentado. O uso de armazenamento é uma alternativa muito utilizado e pode ser estimado com base na seguinte metodologia:

V/A = 0,06.(qu – qp) t

Onde qu é a vazão depois de urbanizada a área em l/(s.ha), qp é a vazão de pré-desenvolvimento, l/(s.ha) e t a duração e minutos; k é um fator de conversão de unidades e V é obtido em m3 e A é a área em ha. O valor Qpd foi determinado como apresentado na matéria da semana passada e

q =27,8 C.I

sendo C = 0,15+0,8Ai onde Ai é a área impermeável entre 0 e 1; I é a intensidade da chuva que depende da duração t e do tempo de retorno T. I = f(t,T). Fazendo variar a duraçào é possível maximizar V para o tempo de retorno e Ai, resultando numa relação do tipo
V/A = 4,25 Ai

Como obtido para Porto Alegre, onde a vazão de pré-desenvolvimento é 20,8 l/(s.ha). Portanto o coeficiente da equação de volume indica que para 1 há de área impermeável serão necessário 425 m3 de armazenamento para amortecer e manter a vazão de pré-desenvolvimento. Este coeficiente pode variar para cidade em função da IDF da cidade.
Usando modelos hidrológicos os alunos do IPH testaram vários eventos e condições, verificando-se que este tipo de critério atende as diferentes condições.

O decreto utilizado em Porto Alegre utiliza o critério acima, mas incentiva o uso de infiltração. O importante é garantir que a vazão de saída fica limitada a vazão de pré-desenvolvimento. Esta vazão é verificada na conexão entre a drenagem privada e pública.
A regulamentação de Porto Alegre pode ser copiada em: http://www.rhama.net/reguladrenagempoa.doc

Na semana próxima vamos comparar este critério com as legislações de outras cidades brasileiras, quanto aos volumes estimados.

Neste cenário, o ônus da impermeabilização e aumento do escoamento que deveria ser do proprietário privado é transferido para o público, na forma de prejuízos ou de obras de macro-drenagem que toda a cidade paga. Cada m2 de área impermeável aumenta da ordem de 6 a 7 vezes a vazão de cheia. Desta forma, quando ocorre uma inundação, a cidade que aprovou este loteamento deveria indenizar as pessoas prejudicadas.

Para evitar que isto ocorra algumas cidades promoveram regulação para os novos empreendimentos. Nesta série de artigos vamos apresentar como isto vem ocorrendo e qual é a melhor prática. Nesta semana vamos inicialmente tratar do que deveria ser a vazão que deveria ser mantida no lote ou loteamento para que seu proprietário não transferisse seu impacto para o público.

A vazão específica (por unidade de área) de saída de uma área natural pode ser estimada pelo método racional para uma área pequena por

q=Q/A = 2,78 C. I

Onde q é obtido em l/(s.ha); C é o coeficiente de escoamento; I é a intensidade da chuva em mm/h para a duração igual ao tempo de concentração da bacia; A área da bacia hidrográfica em ha.

O coeficiente de escoamento C representa a quantidade da chuva que gera escoamento superficial, que pode ser expressa

C = Cp + (Ci-Ci) AI

Onde Cp é o coeficiente de escoamento da área permeável; Ci é o coeficiente de escoamento da área impermeável; Ai é a proporção de áreas impermeáveis para valores entre 0 e 1. O valor de Cp varia entre 0,05 a 0,20 com base nas tabelas do Manual da ASCE (Sociedade dos Engenheiros Civis Americanos e com base no SCS) e Ci = 0,95, pois uma parte do volume fica nas superfícies impermeáveis ou se perde por evaporação. Na figura 2 abaixo pode-se observar com dados do Brasil e Estados Unidos em várias bacias que Cp = 0,05 e Ci = 0,95, resultando em C = 0,05 + 0,9Ai.

Na norma da cidade de Porto Alegre para vazão de pré-desenvolvimento (Ai =0) foi adotado o valor de C= Cp= 0,15 para a mesma norma, utilizou-se a chuva de 10 anos de tempo de recorrência como risco e duração de 1 hora, resultando para 10 anos na primeira equação acima que q = 20,8 l/(s.ha).

Esta foi a vazão adotada no decreto de regulamentação de Porto Alegre como a vazão a ser preservada em qualquer novo empreendimento a ser construído e qualquer outro que venha ter reforma e aprovado na Prefeitura. O controle desta vazão é realizado quando a drenagem da área privada entra na área pública. Este sistema está vigorando desde 2000, com resultados bons. Usando este mesmo procedimento você pode calcular a vazão de restrição para a sua cidade. Este mesmo critério foi proposto para as cidades Campo Grande e Brasília

Na semana próxima mostraremos como pode-se estimar o volume de controle quando for utilizado o reservatório e como se compara com a regulação existente em outras cidades brasileiras.

figura 1 aumento do escoamento com a entrada dos loteamentos

fugura 2 coeficiente de escoamento em função da área impermeável

Dentro desta ótica, a seguir são apresentados macro áreas de desenvolvimento de conhecimento que englobam vários sub-temas.

1.PROCESSOS REGIONAIS E GLOBAIS HIDROCLIMÁTICOS: A dimensão hidrológica e climática que permite pesquisas as interações dos processos climáticos, hidrológicos ecológicos como base da sustentação do homem e seu ambiente;

2.PROCESSOS HIDROLÓGICOS EM ESCALA NAS BACIAS HIDROGRÁFICAS. Aqui hidrologia envolve todos os aspectos da água e suas funções relacionados com ar e solo, dentro dos aspectos físicos, químicos e biológicos. A escala está relacionada com a não – linearidade observada em diferentes estágios dos processos e as conseqüências dos antropismos. Neste contexto está a observação e monitoramento dos sistemas hídricos representativos da realidade brasileira, incluídos aqui os costeiros;

3.GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS: envolvem a visão integrada dos usos e impactos na bacia hidrográfica, suas inter-relações sócio-econômicas e ambientais do desenvolvimento sustentável. Neste contexto está a gestão dos: recursos hídricos urbanos, desastres naturais, gestão integrada dos recursos hídricos e do meio ambiente e gestão setorial dos usuários dos recursos hídricos;

4.DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO DE EQUIPAMENTOS: O conhecimento do comportamento dos processos, otimização de sistema e o controle quantitativo e ambiental dependem de observação e medição dos processos e dos condicionantes dos recursos hídricos. A evolução de equipamentos e campo, laboratórios, de operação e funcionamento de sistemas como para tratamento de água, esgoto, perfuração de poços, entre outros. Este componente é essencial para dar sustentabilidade ao conhecimento e a gestão dos recursos hídricos.

5.DESENVOLVIMENTO DE FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS: modelos de comportamento, otimização e gestão, automação de sistemas hídricos entre outros. Este conjunto forma um grande grupo de desenvolvimento estatístico e matemático de apoio aos outros aspectos de pesquisa.

Estas áreas não são estanques e nem representam setores tradicionais relacionados com os aspectos sócio-econômicos como: irrigação, saneamento, abastecimento, drenagem, meio ambiente, mas procuram dar um contexto mais integrado ao desenvolvimento de ciência e tecnologia na área. Evidentemente que diferentes pesquisadores podem retratar outros recortes de pesquisa.

•Construções de barragem, diques e obras que entram em colapso e podem aumentar o pico. Como é o caso desta semana em Iowa ou mesmo as pequenas barragens que romperam em Alagoas nas últimas semanas. No entanto, o efeito de barragens ocorre logo à jusante quando o volume e a altura da barragem são importantes, que não parece ter sido o caso das ocorridas no Nordeste;
•Ocupação do leito de inundação pela população ficando vulnerável a estes problemas;
•Aumento da vazão pela urbanização e canalização;
•As mudanças climáticas é ainda uma questão discutível, mas poderia estar aumentando a freqüência.

É normal buscar culpados por um evento com prejuízos e mortes, mas pior é continuar inerte sem preparar nenhuma prevenção. Portanto, se for necessário culpar alguém culpe a falta de prevenção da nossa sociedade organizada. No caso de Iowa que ocorreu neste sábado, a prevenção foi importante para diminuir os prejuízos, veja as matérias nos sites destacados abaixo.

Eventos na China – nas últimas semanas as enchentes têm forçado 100 mil pessoas deixarem suas casas, 742 pessoas já morreram e 367 estão desaparecidas e 120 milhões afetadas, com custos até o momento de 22 bilhões de dólares. A barragem de Três Gargantas (funcionando há 4 anos), a maior hidrelétrica em capacidade de geração do mundo elevou-se a 158 m (17 m abaixo da cota máxima) e com as comportas abertas, depois de reduzirem as vazões para jusante com armazenamento. Esta e a pior cheia depois de 1998 quando 4 mil pessoas morreram. Os números na China são sempre grandes, mas muito impactantes. Veja o vídeo abaixo

http://www.youtube.com/watch?v=63LyyvoCTLw

IOWA Estados Unidos – No rio Maquoketa ondas passaram por cima da Barragem de Delhi que levou ao seu colapso neste sábado dia 24. Foi consequencia de fortes chuvas. As cidades a jusante foram evacuadas, o que reduziu seu impacto sobre a população. (Veja os vídeos abaixo). No caso americano não são citadas mortes em função da prevenção!

http://www.accuweather.com/video/248171505001/actual-video-of-the-dam-break-in-iowa.asp
http://www.casttv.com/ext/qp11k7

A inundação das áreas ribeirinhas é resultado das condições físicas da bacia e do processo climático, que possui uma grande aleatoriedade no tempo, de difícil previsão com grande antecedência. Este ano Paris está “comemorando” 100 anos da inundação de 1910, que produziu grandes prejuízos. Praga passou 100 sem enchentes e depois teve duas seguidas. As inundações são inevitáveis para quem ocupa a margem dos rios. No entanto, é possível determinar seu risco e minimizar os impactos dos mesmos, reduzindo a vulnerabilidade a estes eventos. A vulnerabilidade é maior em regiões pobres onde a capacidade de recuperação é muito baixa pelas condições econômicas e sociais.

A constituição federal define que é responsabilidade do governo federal a mitigação dos eventos de cheia e secas e a lei de recursos hídricos tem entre seus três objetivos a mitigação destes eventos. No entanto, o enfoque das últimas décadas tem sido com obras depois dos eventos ocorridos, sem medidas preventivas que reduzam a maioria dos impactos.
As medidas preventivas estão nas seguintes linhas:

1.Zoneamento das áreas de risco para orientar o desenvolvimento urbano e evitar a ocupação das áreas de riscos, inseridos dentro do Planejamento das cidades;
2.Sistemas de alerta de eventos de inundação que previnam as populações em áreas de risco quando da chegada do evento;
3.Planos de Defesa Civil com meios adequados a atender a população atingida e reduzir a vulnerabilidade de curto prazo durante os eventos.
4.Mecanismos de Incentivos econômicos e de seguro de eventos críticos para as cidades de forma a incentivar a prevenção.
5.Mecanismo Institucional para desenvolver as medidas dentro do país.

Como grande parte destas ações exige atuação conjunta a nível municipal, estadual e federal, a maior vulnerabilidade é ainda institucional, já que as ações do governo federal estão fragmentadas, voltados para obras ã fundo perdido. Nos Estados e Municípios o cenário é ainda pior por falta completa de ações preventivas, apenas com paliativos durante o evento.

Nos Estados Unidos existe um programa de seguro contra inundações e todas as construções com financiamento são obrigadas a fazer este seguro. Todas as cidades têm seu mapa de risco, o que permite a estimativa do prêmio do seguro. De outro lado, quando é projetada uma obra de controle de inundações, o Governo Federal entra com 65% dos recursos e o local com 35%, cobrados dos beneficiários no seu imposto municipal. Esta é uma realidade diferente do cenário nacional, onde os recursos são à fundo perdido. O problema da ajuda com recursos à fundo perdido e sem contrapartida é a falta de incentivo a prevenção.

Pode-se inter-relacionar os setores da sociedade, áreas de conhecimento, estrutura de planejamento e conhecimento necessário para o planejamento e projeto, como mostra a figura 2 abaixo. Desta forma, a pesquisa e as demandas da mesma estão caracterizadas. Esta ligação permite dar foco a cada conteúdo. Na pesquisa básica não é necessário ir buscar estes objetivos, pois a mesma se desenvolve dentro de limites mais estreitos que nem sempre são claros, mas que permite o desenvolvimento do conhecimento.
Nas próximas semanas vamos discutir algumas áreas de conhecimento em recursos hídricos e alguns dos desafios potenciais da pesquisa básica como: hidrologia de escala e os processos relacionados e pesquisas aplicadas e tecnológicas como regionalização de variáveis hidrológicas, integração da gestão dos recursos hídricos, entre outros.

figura 1 - Gestão de recursos hídricos

Figura 2 - Integração entre os setores para a pesquisa