Proposição e avaliação de sistemas de baixo impacto ambiental para fins de mitigação de cheias em áreas urbanas

Abstract

A ausência histórica de planejamento urbano na maioria das cidades traz como consequência áreas com alagamentos, inundações e enchentes cada vez mais recorrentes. Fato decorrente da redução excessiva de áreas permeáveis que propiciem a permanência da água na bacia, atrelado a um sistema de drenagem convencional que facilita o recolhimento rápido da água pluvial, transferindo para a jusante os problemas locais. Para contrapor este cenário encontrado em muitas cidades do Brasil e do mundo, os sistemas de baixo impacto ambiental, compostos por conjuntos de técnicas compensatórias de drenagem que tem por objetivo principal favorecer a infiltração local de forma sustentável e com baixo impacto ambiental, constituem-se em uma alternativa promissora. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi propor e avaliar a implantação de sistemas de baixo impacto ambiental para fins de mitigação de cheias em áreas urbanas com base em estudos de caracterização de intensidade e recorrência de eventos extremos. Realizou- se uma avaliação de custo-benefício da implantação de soluções baseadas na natureza e a ampliação do sistema tradicional existente. A área de estudos é localizada em uma bacia urbanizada do município de Viçosa-MG, que apresenta recorrentes inundações. Foi realizada a caracterização da área utilizando tanto georreferenciamento quanto inspeções locais para que fosse possível propor cenários mais eficientes e realísticos. Estas informações foram utilizadas para a simulação, com o uso das ferramentas de modelagem hidrológica e hidráulica do software Storm Water Management Model (SWMM), do cenário atualmente existente, que balizou as comparações entre os cenários propostos. No Cenário 01 foi considerado a condição atual da bacia em termos de microdrenagem e porcentagens de áreas permeáveis para chuva de projeto com período de retorno de dois anos. Para o Cenário 02 foram simuladas propostas de implantação dos sistemas de baixo impacto ambiental possíveis para a área de estudos e no Cenário 03 as simulações foram baseadas em manter as condições da bacia e focar no redimensionamento da rede de drenagem pluvial existente. Os resultados das simulações mostraram que, em termos de balanço hídrico, a implantação das técnicas compensatórias possibilitou uma redução em cerca de 22% do escoamento superficial. Já quanto ao sistema de drenagem pluvial, embora o Cenário 02 tenha proporcionado reduções do volume inundado,apenas as técnicas adotadas não foram suficientes para eliminar todos os pontos de inundação devido às limitações de área disponíveis para a implantação das técnicas. Na simulação do Cenário 03 todo excesso de água para a chuva de projeto simulada foi transportado para jusante. Em relação aos custos de implantação, o Cenário 02 apresentou valores expressivamente menores, em torno de 52% dos valores obtidos para a implantação do Cenário 03. Dessa forma, conclui-se que a implantação das técnicas compensatórias é possível, eficaz e apresenta satisfatório custo-benefício para a mitigação de inundações. Porém, há que se considerar no estudo de implantação fatores antropizantes que influenciam de forma direta no direcionamento do escoamento superficial, como o arruamento das cidades. Para tomada de decisões devem também ser considerados aspectos gerais de multifuncionalidade, socioeconômicos e ambientais que contribuirão para uma maior eficiência na gestão integrada de recursos hídricos e resiliência urbana no gerenciamento e controle de águas pluviais. A modelagem com o SWMM possibilitou, diante do diagnóstico e construção de cenários, soluções possíveis de serem adotadas para a mitigação dos problemas de inundações na bacia em estudo, com potencial de replicação para outras áreas urbanas. Palavras-chave: Bacias urbanas. Técnicas compensatórias. LID. SWMM.

The historical lack of urban planning in most cities results in floods being more and more frequent. This is due to both the reduction of permeable areas, which are responsible for keeping water inside the catchment, and the conventional drainage system, which quickly collects stormwater and transfer it downstream along with the local problems. To counteract this scenario found in many cities in Brazil and worldwide, low impact development systems are a promising alternative. Low impact development systems are composed of best management practices whose main goal is to increase local infiltration in a way that is sustainable and has a low environmental impact. Hence, this study aims to propose and evaluate the implementation of low impact development systems to mitigate flood in urban areas based on studies to characterize the intensity and recurrence of extreme events. A cost-benefit assessment of the implementation of solutions based on nature and the expansion of the existing conventional drainage system was carried out. The study area is located in an urban catchment in the city of Viçosa-MG that often floods. The area was characterized by both georeferencing and local inspections so that it was possible to propose more efficient and realistic scenarios. This information was used to simulate the current scenario. The simulation used the hydrological and hydraulic modeling tools of the Storm Water Management Model (SWMM) software. The current scenario was used to assess the proposed scenarios. In Scenario 01, current scenario, the catchment was considered in its current conditions of minor drainage, percentages of permeable areas along with a two-year return period design rain. Scenario 02 proposed the implementation of low impact development systems that are possible for the study area. In Scenario 03 the simulations were based on keeping the catchment conditions and resizing the existing conventional drainage system. The results of the simulations showed that, in terms of water balance, the implementation of best management practices reduced about 22% of the runoff. Although Scenario 02 reduced the flood volume, the practices adopted were not enough to eliminate all the flooding points due to the limited available area. In the simulation of Scenario 03, all excess water of the simulated design rain was transported downstream. Regarding the implementation cost, Scenario 02 had a significantly lower cost, around 52%,than the implementation of Scenario 03. Therefore, it is concluded that the implementation of best management practices is possible, effective, and has a satisfactory cost-benefit for flood mitigation. However, it is necessary to consider anthropizing factors in the implantation study, since they, such as city streets, influence directly the direction of the surface runoff. For decision-making, general aspects of multifunctionality, socioeconomic, and environmental aspects that will enhance the efficiency of the integrated water resources management and urban resilience in the management and control of stormwater must also be considered. Modeling with SWMM through the diagnosis and construction of scenarios made it possible to propose possible solutions to be adopted for flood mitigation in the studied catchment with potential for replication to other urban areas. Keywords: Urban catchments. Best Management Practices. LID. SWMM.