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A IMPORTÂNCIA DA HIDROLOGIA PARA A ENGENHARIA CIVIL
Érica Monique Prazeres de Oliveira* Erikles Silva Santos* Gilberto de Queiroz Leite Filho* Izabella Santos Monteiro Ribeiro* Katilayne Tuvi Farias
RESUMO
Como ciência responsável pelo estudo das águas nas suas mais variáveis formas e propriedades, a hidrologia tem se tornado cada vez mais importante no âmbito mundial. Diante da grandeza com a qual a água está presente na vida do ser humano desde os primórdios da humanidade, seja através da sua atuação devido as ações da natureza, causadas pela interação da água com o meio ambiente, como por ações antrópicas, provocadas pelo homem, sejam elas através de barramentos, desvios do curso natural da água ou da impermeabilização de grandes áreas causada pela urbanização, trazem como consequência problemas e desastres como inundações, enchentes e deslizamento de terra. Diante dessas e outras razões notamos que o estudo da hidrologia tem sido essencial para a engenharia civil. À medida que a urbanização cresce o solo tem se tornado cada vez mais impermeabilizado, o solo verde vem dando lugar a pavimentos fazendo com que o escoamento de água aumente em grandes proporções. Essa mesma urbanização traz consigo uma demanda maior de consumo de energia elétrica e com isso a necessidade de construções de novas hidrelétricas para suprir essa carência. Neste artigo é apresentada a importância da hidrologia para a engenharia civil e suas relações dando ênfase a drenagem urbana e aos estudos hidrológicos em projetos de hidrelétricas. Palavras-chave : Hidrologia; Engenharia Civil. (^) Graduandos do Curso Superior em Engenharia Civil - Factiva.
1 INTRODUÇÃO
A água é um recurso natural renovável essencial para o desenvolvimento socioeconômico de uma nação. Assim, é possível dizer que o progresso humano está ligado intrinsicamente com o entendimento sobre o domínio dos recursos hídricos. Grandes civilizações se estabeleceram por terem acesso aos rios e mares que sempre proveram alimentação, irrigação, navegação e manutenção da vida em geral. Ainda no período pré-histórico, vários povoados estabelecidos nessas proximidades elaboravam técnicas de manejo de água construindo obras de irrigação, como canais, diques e muros de contenção para ampliar sua produtividade agrícola. Com o passar dos anos, as técnicas construtivas não só permitiram o manuseio da água para consumo e plantio, como também marcaram a transição de uma população predominantemente rural para urbana. Desde então, cada vez mais novas tecnologias surgiram no sentido de manipular os recursos hídricos e também de mitigar os efeitos muitas vezes devastadores causados por chuvas, inundações, secas e deslocamento de massa de solo em consequência. A ação antrópica também é causadora de males à natureza, devido ao uso não sustentável dos recursos naturais. Estas ações provocam alterações no equilíbrio do ciclo hidrológico, devido ao crescimento urbano desordenado, uma preocupação mundial que envolve desde alterações lesivas ao meio ambiente e se estende até a escassez dos recursos hídricos e acidentes naturais decorrentes do desequilíbrio do ecossistema. Quando se pensa em gestão de recursos hídricos ou em projetar uma obra hidráulica (barragens, pontes, hidrelétricas) deve-se ter em mente a compreensão dos processos hidrológicos que foram sofridos no determinado ambiente ao longo dos tempos, isto é, para iniciar um projeto que lidará com as águas é necessário primeiro conhecer um histórico extenso de como se comportou aquele curso d’água em termos de disponibilidade hídrica, ocorrência de inundações, interferências antrópicas, dentre outros fatores, para então obter um ajuste o mais preciso possível entre o empreendimento que será estabelecido e a qualidade da água, tanto utilizada como devolvida para a natureza. É neste sentido que os estudos hidrológicos são cada vez mais acessados pelos profissionais da área da construção civil, objetivando conhecer
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Visto que no dia-a-dia do engenheiro civil, este enfrentará problemas inevitáveis associados à manipulação dos recursos hídricos, o conteúdo a seguir abordará a relação direta entre hidrologia e desenvolvimento técnico no campo da construção civil. 2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Pode-se dizer que em relação aos diversos efeitos da água na vida humana, o ofício do engenheiro civil corresponde a funções de controle de inundações, recursos hídricos e qualidade da água. Assim, o texto exposto neste artigo busca enfatizar a importância em associar estudos hidrológicos aos projetos de drenagem urbana e projetos de hidrelétricas.
3 METODOLOGIA
Visando a importância da hidrologia na engenharia civil, além de evidenciar o déficit existente nos sistemas de drenagem urbana e a importância dos estudos hidrológicos em projetos de hidrelétricas, foi realizado um leque de pesquisas através da internet objetivando encontra artigos científicos, dissertações e teses de mestrado até mesmo Leis relacionadas ao tema além da consulta de dados e estatísticas em alguns sites como o IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), ANA (Agencia Nacional de Águas). Logo após, foi realizada a análise e leitura de todo o material encontrado.
4 DESENVOLVIMENTO
Com a metodologia adotada, foram focados em duas áreas da engenharia as quais o ciclo hidrológico tem grande influência, a drenagem urbana que está
relacionada a impermeabilização do solo, devido a ocupação dos centros urbanos e lagos artificiais formados pelo represamento de corpos hídricos na construção das hidrelétricas. 4 .1 DRENAGEM URBANA O processo de expansão da ocupação urbana trouxe consigo a impermeabilização do solo, ou seja, o nível de água da chuva que escoa é mais alto do que deveria em razão do asfaltamento, calçamento de vias e da construção de casas e prédios. O resultado disso é a alteração do ciclo das águas. A redução da capacidade de absorção da água pelo solo tende a diminuir as recargas de águas subterrâneas e causar problemas de inundações urbanas. Por isso, há necessidade de colocar em ação os planos de drenagem urbana, que também são conhecidos como manejo de águas pluviais. A política de desenvolvimento e controle de impactos quantitativos na drenagem é um conceito que foi abandonado em 1970 pelos países desenvolvidos. Os projetos que tiveram base nesse conceito levaram ao aumento das inundações devido à canalização. Para o transporte de um grande volume de água, é necessário ampliar a capacidade de condutos e canais ao longo de todo o seu trajeto dentro da cidade até um local onde o seu efeito de ampliação não atinja a população. O termo drenagem urbana é entendido aqui, no seu sentido mais amplo, como um conjunto de medidas que tenham por objetivo minimizar os riscos a que as populações estão sujeitas, diminuir os prejuízos causados por inundações e possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica, articulável e sustentável (TUCCI, 2001, p. 804). Para melhores medidas de controle sustentável, são necessários os componentes de drenagens que envolve o controle em nível de lote, medidas adotadas em nível de loteamento (microdenagem) e soluções de controle nos principais rios urbanos (macrodrenagem). Essas medidas são aplicadas conforme a necessidade do desenvolvimento de cada projeto. A Norma 030/2004-ES do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) estabelece os procedimentos necessários para a construção de dispositivos de drenagem pluvial urbana, envolvendo galerias, bocas-de-lobo e poços de visita,
No dimensionamento hidráulico dos dispositivos de drenagem torna-se indispensável fazer o levantamento das características geométricas da via, a área de contribuição ou impluvio, intensidade de precipitação, capacidade de vazão da sarjeta e o comprimento crítico, calculados minuciosamente. Dados do IBGE indicam que 78,6% das cidades brasileiras possuem sistema de drenagem, no entanto, a política existente de gestão de drenagem urbana na maioria dessas cidades ainda possui o conceito antiquado de escoar a água precipitada o mais rápido possível sem se preocupar com sua canalização. Falta a implementação de medidas sustentáveis para o setor, levando em conta a disponibilidade de recursos tecnológicos que estão em plena expansão: piso permeável drenante, cobertura vegetal, concregrama e micro reservatórios. Há inúmeros casos de enchentes e inundações no Brasil, igualmente acontecido a cidade litorânea de Tubarão, Santa Catarina. O município possui índices pluviométricos equivalentemente baixos, que no período de 40 anos sofreu consequentemente 11 alagamentos (SOUZA,2017). A aplicação de solução de drenagem resume-se na construção em áreas que sofrem frequentes alagamentos de filtros subterrâneos permeáveis, compostos por camadas sobrepostas de grama, areia, brita e manta geotêxtil, quem permitem reter poluentes e deter por um tempo volumes excessivos de água de chuva que escoa dentro deles. O sistema de biorretenção funciona como reservatório para o amortecimento de água da chuva, armazenando-a por um período de tempo que posteriormente possa infiltrar ou ser absorvida pelo solo. Ajudando a reduzir o volume de água da chuva e a diminuir os picos de cheias em bacias ou microbacias (como rios e córregos). A utilização do pavimento permeável para a drenagem urbana permite a passagem rápida da água evitando que escoe superficialmente ou evite poças, facilitando infiltração, com redução do escoamento superficial, garantindo a utilização do pavimento. “Apesar de haver grande avanço acadêmico no desenvolvimento de técnicas e abordagens mais integradoras, com foco na bacia hidrográfica e nos impactos da urbanização sobre os processos naturais, ainda não houve apropriação desse conhecimento na prática dos técnicos municipais e tomadores de decisão. A ineficiência da implantação do sistema de drenagem urbano acarreta custos maiores na adequação do sistema. Levando a reconstrução de asfaltos, para minimizar a
degradação decorrente das águas das chuvas. Com as obras de adequação torna-se possível a diminuição dos custos e da necessidade de reparos frequentes.” (Caramori Borges de Souza, Vladimir; 2013) A execução com melhor desempenho em projetos de obras macro e micro drenagem das áreas urbanas está comprometida com à falta de recursos e escassez de mão de obra qualificada em todos os níveis, para a realização de uma infraestrutura necessária a evitar perda de bens e preservação da vida humana.
- 2 ESTUDOS HIDROLÓGICOS EM PROJETOS DE HIDRELÉTRICAS O avanço tecnológico na atualidade, seja este destinado as atividades urbanas ou rurais, gera uma crescente demanda pelo consumo de energia elétrica. No Brasil de acordo com a Empresa de Pesquisa Energética – EPE, cerca de 65% da matriz elétrica é gerada por usinas hidrelétricas (Figura 2). Estas obras da engenharia são em geral de grande porte e causam grande impacto ambiental na área de sua implantação, por isso, a cessão de outorga para autorização do uso do potencial de energia hidráulica de corpos hídricos de domínio da união com potência instalada acima de 1 MW, documento este cedido pela Agência Nacional de Águas – ANA, são exigido uma série de estudos técnicos, que podem ser apresentados em um relatório denominado Relatório de Estudo de Disponibilidade Hídrica – REDH, cujo escopo deve conter como um dos itens indispensáveis, os estudos hidrológicos referentes à determinação: da série de vazões utilizadas no dimensionamento energético de cada um dos cenários de usos múltiplos dos recursos hídricos, inclusive para o transporte aquaviário; das vazões máximas consideradas no dimensionamento dos órgãos extravasores; das vazões mínimas; do transporte de sedimentos; do diagnóstico da qualidade da água; do prognóstico da qualidade da água.
atributos climáticos, como a temperatura e umidade relativa do ar dentre outros fatores. No tópico formações de lagos artificiais e alterações climáticas desta pesquisa, Souza (2010) se baseia na literatura de diversos autores que realizaram pesquisas similares constatando que em alguns casos foram registrados um aumento relativo da evaporação, o aumento da temperatura mínima e queda da temperatura máxima e que, a grande dificuldade de análises mais precisas sobre a influência dessa ação antrópica é referente a falta de registros de dados locais anteriores a formação destes lagos e análise de outros fatores com desmatamento e impermeabilização do solo com a ocupação de regiões próximas a esses lagos. Usando procedimento de medição de temperatura e umidade relativa do ar, o mesmo utilizado na literatura por Armani (2003) e Armani e Galvani (2006), em diversos pontos da área de estudo no período de 1 ano (setembro 2008 a setembro), compreendendo o entorno do lago, passando pela zona urbanizada até a zona rural. Após o tratamento dos dados obtidos nesta pesquisa o autor conclui que o lago artificial formado pela usina hidrelétrica de Porto Primavera, não tem influência significativa no aumento da temperatura dos centro urbanos próximo a estes, e sim, contribui para um equilíbrio térmico.
6 CONCLUSÃO
Os impactos negativos ocasionados pela água em projetos de engenharia, seja devido à má administração dos recursos hídricos, ou pela falta de compreensão dos processos hidrológicos, deram uma maior ênfase aos estudos da hidrologia, afim de que, se possa administrar os recursos de maneira a se evitar futuros problemas. Inúmeros ainda são os prejuízos ocasionados pelas enchentes devido a crescente urbanização, apesar de grande parte dos municípios serem providos de sistema de drenagem, muito ainda se pode melhorar. Por esse motivo é necessário seguir as normas e processos que o DNIT impõe, desde o levantamento de dados e características sobre a região até os tipos de dispositivos de drenagem adequados a cada situação. Dessa forma, garantindo
um sistema de drenagem rápido, sustentável e eficiente para que assim possa minorar os perigos e danos a população e ao meio ambiente. Por fim, o estudo mostrou que, por ser uma obra de grande porte e que causa um grande impacto ambiental, é de grande valia a análise das consequências que alterações hidrológicas (como lagos artificiais), devido a instalação de uma hidrelétrica, podem causar a região onde será implementada. Por esse motivo, a ANA exige uma série de estudos técnicos e relatórios, necessários para aprovação e autorização de implantação da usina.
7 REFERÊNCIAS
BRASIL ATEX (Brasil). COMO REDUZIR O CONSUMO DE ÁGUA NA CONSTRUÇÃO CIVIL?. [S. l.],
- Disponível em: https://www.atex.com.br/blog/sustentabilidade/como-reduzir-o-consumo- de-agua-na-construcao-civil/. Acesso em: 20 abr. 2020. CANHOLI, Aluísio Pardo. Drenagem urbana e controle de enchentes. 2ª. ed. aum. São Paulo: Oficina de Textos, 2014. DIRETORIA DE PLANEJAMENTO E PESQUISA/IPR. NORMA DNIT 030/2004 - ES. Drenagem: Dispositivos de drenagem pluvial urbana - Especificação de serviço, [S. l.], 2004. ECHOA ENGENHARIA. Planejamento urbano e infraestrutura: O que é drenagem urbana? [S. l.], 6 mar. 2016. Disponível em: https://echoaengenharia.com.br/o-que-e-drenagem-urbana/. Acesso em: 23 abr. 2020. EOS. DRENAGEM URBANA: COMO FUNCIONA A DRENAGEM URBANA?. [S. l.], 24 jul. 2018. Disponível em: https://www.eosconsultores.com.br/como-funciona-drenagem-urbana/. Acesso em: 23 abr. 2020. GESTA. GESTÃO DA DRENAGEM URBANA NO BRASIL: DESAFIOS PARA A SUSTENTABILIDADE. Revista eletrônica, 2013. Disponível em: https://portalseer.ufba.br/index.php/gesta/article/view/7105. Acesso em: 23 abr. 2020. Mar avança sobre Rio São Francisco e afeta população ribeirinha em Alagoas. Portal G1 Publicada em: 21 de março de 2017. Acessado em 13 - 04 - 2020. Disponível em: http://g1.globo.com/al/alagoas/noticia/2017/03/mar-avanca-sobre-rio-sao-francisco-e-afeta- populacao-ribeirinha-em-alagoas.html.
