O presente trabalho desenvolve uma proposta para a avaliação da redução da vazão de pico do hidrograma do método racional, no contexto de bacias hidrográficas topograficamente planas. Entendem-se como planas aquelas localidades, cujas declividades médias características e/ou projetadas são inferiores a 0,5%. Pretende-se também neste trabalho apresentar metodologias e práticas de projeto de drenagem usualmente adotadas em regiões de características topográficas semelhantes. No desenvolvimento do estudo, foram discutidas as bases teóricas do Método Racional e outros métodos de avaliação hidrológica que procuram levar em conta o amortecimento da vazão durante o seu escoamento sobre o leito das vias. Apresentam-se também as bases científicas para a criação de um modelo hidrodinâmico a ser usado no estudo para a determinação do fator de redução da vazão de pico do hidrograma racional. A capacidade de escoamento em vias urbanas é então discutida, de forma a se justificar as relações criadas como conclusão do trabalho. O resultado final apresentado é o estabelecimento de uma relação entre a variação do pico da vazão do Método Racional, com a capacidade de armazenamento ou amortecimento de cheias existente nessas vias. Relações estas que, para fins práticos, significam tanto o incremento positivo no período de retorno do projeto, quanto a redução da vazão para efeito de dimensionamento de galerias. Tais resultados são demonstrados de forma prática por meio do estudo de caso no município de Praia Grande, o litoral sul paulista. / This work presents a proposal for estimating the reduction of the Peak Flow Rate determined by the Rational Method, considering flat basins as a main characteristic. It is considered flat, all of those basins in which the average slope on the streets are smaller than 0,5 %. It is also intentions of this work discuss methods and practices adopted to flat areas as urban drainage solutions and best management practices. Within this work, we also present all the theoretical basis of the Rational Method, among others, that try to fuse the street storm water storage capacity whit the conveyance capacity of a usual street. It is also presented theoretical basis of hydrodynamic models to be used as the main tool to determine de peak flow reduction factor of the Rational Method Hydrogram. Conveyance capacity of a usual street is discussed, street storm water conveyance capacity is also discussed in order to justify the relations proposed as a conclusion of this work. As a result of this work it is established a relationship between the Peak flow rate determined by the Rational Method and the street storm water storage capacity. In addition, this peak reduction can be used as a positive increment on the Recurrence Interval or as flow rate reduction when designing the sewerage system, which means implementation costs reduction. An application to the city of Praia Grande, located the Sao Paulo State, is presented and used as a case of study.

L'essor que connaît aujourd'hui la gestion intégrée des eaux pluviales s'accompagne d'un recours croissant à des techniques favorisant l'infiltration de l'eau “à la source”, disséminées sur des bassins versants urbains. Néanmoins, de telles pratiques suscitent des interrogations sur la capacité du sol à jouer le rôle de “filtre” vis-à-vis des polluants présents dans le ruissellement. Ces travaux de thèse s'intéressent à la contamination du sol par les métaux et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans ces dispositifs, avec trois objectifs : (i) évaluer les niveaux et l'étendue spatiale de la contamination, (ii) mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent le devenir de ces contaminants dans le sol des ouvrages, et (iii) proposer des recommandations sur la conception et la maintenance de ces installations, afin de leur assurer un fonctionnement épuratoire durable.La première partie du travail consiste en une série d'investigations expérimentales sur dix sites d'étude aux caractéristiques contrastées, en service depuis plus de dix ans. Cette phase donne lieu à des cartographies de la contamination superficielle en éléments traces métalliques, puis à des profils verticaux de métaux et HAP, accompagnés de différentes variables explicatives. La distribution spatiale des métaux en surface, qui est toujours structurée autour de la zone d'arrivée de l'eau, porte la signature du fonctionnement hydraulique réel des dispositifs, et révèle le caractère non-uniforme de l'infiltration lors des événements pluvieux courants, qui représentent la plus grande partie du flux polluant à l'échelle annuelle. Dans la zone la plus contaminée des ouvrages, métaux et HAP présentent un enrichissement significatif sur 10 à 40 centimètres de profondeur. La rétention des contaminants résulte de la combinaison de processus physico-chimiques (adsorption) et mécaniques (sédimentation et filtration) ; leur importance relative peut être quantifiée grâce au déficit de zirconium dans le sédiment urbain par rapport au bruit de fond géochimique local. La variabilité inter-sites des niveaux de contamination s'explique à la fois par les capacités de rétention du sol et par les flux de polluants issus du bassin versant d'apport. Bien que les teneurs de surface excèdent, sur certains sites, les seuils internationaux de remédiation du sol pour des espaces “multifonctionnels”, la zone concernée représente — latéralement et verticalement — une région assez limitée dans les ouvrages.La seconde partie de la thèse consiste en une approche de modélisation, dont la finalité est de décrire l'évolution à long terme de la contamination du sol, et d'évaluer l'incidence de différentes pratiques de conception ou de gestion. Une analyse de sensibilité est d'abord mise en œuvre afin d'identifier les “éléments-clés” dans la description du système, et d'orienter le choix du modèle. Les résultats montrent qu'une mauvaise estimation de la dispersivité ou de l'isotherme d'adsorption du sol est susceptible de biaiser significativement la prévision des profils de contamination. Dans la suite du travail, on propose une méthode visant à décrire l'infiltration non-uniforme et la filtration des polluants particulaires. Le modèle ainsi construit est validé via une comparaison entre mesures et simulations sur l'un des sites d'étude faisant l'objet d'une nouvelle caractérisation approfondie. Enfin, une analyse de scénarios illustre les bénéfices d'un amendement de l'horizon superficiel par un matériau adsorbant, ainsi que d'une répartition homogène des flux d'eau en surface, en matière de durée de vie des installations et de fréquence d'intervention. / Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) are increasingly used for stormwater management. However, the generalization of runoff infiltration in urban watersheds raises some concerns regarding the soil's ability to retain ubiquitous micropollutants. The present work addresses soil contamination by trace metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in such infiltration devices, with the aims of: (i) appraising the levels and spatial extent of soil contamination, (ii) better understanding the mechanisms which govern the fate of contaminants in these systems, and (iii) identifying design and maintenance guidelines which may enhance long-term pollutant control through SUDS.The first part of the study consists in a series of experimental investigations in ten contrasting study sites, which have been in operation for more than ten years. The two-stage methodology successively leads to cartographies of metal contamination in the surface soil, and vertical profiles of metal and PAH concentrations, along with different explanatory variables. The spatial distribution of trace metals in the upper horizon displays a systematic structure with respect to the inflow area, and bears the time-integrated signature of the infiltration fluxes and flow pathways at the surface. In the most contaminated zone of the facilities, a significant enrichment of metals and PAHs is detectable until 10 to 40 cm depth. Contaminant retention results from the combination of different physicochemical and mechanical processes (resp. sorption and sedimentation/filtration), the contribution of which can be assessed via the zirconium deficit in urban sediment in comparison to the soil's geochemical background. The inter-site variability of contamination levels is attributable to (i) differences in the soil's retention capacities, and (ii) differences in pollutant loads from the watershed. Although surface contents may exceed intervention thresholds for “multi-functional” spaces in several study sites, the area which would require soil remediation is laterally and vertically limited.These experimental assessments are complemented by a modelling approach, to describe the long-term evolution of soil contamination, and to evaluate the effect of various SUDS designs and maintenance operations. A sensitivity analysis is first carried out so as to identify the “key elements” in the system description: the results show that a wrong estimation of the soil's dispersivity or sorption isotherm is likely to induce significant biases in the predicted contamination profiles. A method is then proposed to describe non-uniform water infiltration fluxes, and the filtration of particle-bound contaminants. The model is validated via a comparison between measured and predicted metal profiles in one of the study sites, where a comprehensive soil characterization is undertaken. Finally, a “scenario analysis” illustrates the benefits of (i) using soil enrichment products with enhanced sorption capacities, and (ii) facilitating water spreading at the surface, in terms of “lifespan” of the devices and maintenance requirements.

O presente trabalho desenvolve uma proposta para a avaliação da redução da vazão de pico do hidrograma do método racional, no contexto de bacias hidrográficas topograficamente planas. Entendem-se como planas aquelas localidades, cujas declividades médias características e/ou projetadas são inferiores a 0,5%. Pretende-se também neste trabalho apresentar metodologias e práticas de projeto de drenagem usualmente adotadas em regiões de características topográficas semelhantes. No desenvolvimento do estudo, foram discutidas as bases teóricas do Método Racional e outros métodos de avaliação hidrológica que procuram levar em conta o amortecimento da vazão durante o seu escoamento sobre o leito das vias. Apresentam-se também as bases científicas para a criação de um modelo hidrodinâmico a ser usado no estudo para a determinação do fator de redução da vazão de pico do hidrograma racional. A capacidade de escoamento em vias urbanas é então discutida, de forma a se justificar as relações criadas como conclusão do trabalho. O resultado final apresentado é o estabelecimento de uma relação entre a variação do pico da vazão do Método Racional, com a capacidade de armazenamento ou amortecimento de cheias existente nessas vias. Relações estas que, para fins práticos, significam tanto o incremento positivo no período de retorno do projeto, quanto a redução da vazão para efeito de dimensionamento de galerias. Tais resultados são demonstrados de forma prática por meio do estudo de caso no município de Praia Grande, o litoral sul paulista. / This work presents a proposal for estimating the reduction of the Peak Flow Rate determined by the Rational Method, considering flat basins as a main characteristic. It is considered flat, all of those basins in which the average slope on the streets are smaller than 0,5 %. It is also intentions of this work discuss methods and practices adopted to flat areas as urban drainage solutions and best management practices. Within this work, we also present all the theoretical basis of the Rational Method, among others, that try to fuse the street storm water storage capacity whit the conveyance capacity of a usual street. It is also presented theoretical basis of hydrodynamic models to be used as the main tool to determine de peak flow reduction factor of the Rational Method Hydrogram. Conveyance capacity of a usual street is discussed, street storm water conveyance capacity is also discussed in order to justify the relations proposed as a conclusion of this work. As a result of this work it is established a relationship between the Peak flow rate determined by the Rational Method and the street storm water storage capacity. In addition, this peak reduction can be used as a positive increment on the Recurrence Interval or as flow rate reduction when designing the sewerage system, which means implementation costs reduction. An application to the city of Praia Grande, located the Sao Paulo State, is presented and used as a case of study.

The theme of this dissertation focuses on the relationship between territorial planning and urban waters. In particular it considers the instruments used to regulate the use and occupation of urban land and the management of urban waters at the scale of the city. The principal objective is to discuss a new interpretation of the treatment of urban waters which associates the issue of urban drainage with the principles of low impact urban development. The empirical object of analysis is the state of the hydrographic basin of the Reginaldo river, which lies totally within the urban area of Maceió, the capital of the State of Alagoas, Brazil. This choice of theme emerged from the premise that the urban hydrographic basin is an important territorial unit for environmental analysis in the process of urban planning, and that understanding the interaction between its components allows one to describe the pressures of the urban environment on the hydrological cycle. The period studied was between 1985 and 2009. During this period two master plans of Maceió were produced. Secondary sources provided the information for an understanding of the socio-environmental and territorial context, with a focus on planning and the management of urban waters in built up areas, and for an understanding of the relationship of urban planning with the provision of water supply and sewerage. It was confirmed that the socio-environmental problems of Brazilian cities are explained, on the one hand, by the segregationist model of Brazilian urbanization and, on the other hand, by the absence of of an effective housing policy for low income groups. As a consequence we have the occupation of environmentally fragile areas, such as slopes and valley bottoms, which has had a direct impact on hydrological processes and, as a consequence, altered them. These alterations are systematically reinforced by the growing impermeabilisation of urban land, which has contributed decisively to the increase in surface run-off, and has, consequentially, affected the conditions of urban drainage. The conclusions, based on an empirical analysis of the hydrographic basin of the Reginaldo river, emphasise the fact that the form in which the occupation of urban land occurred, and the absence of an adequate level of provision of water related services, especially for the disposal of sewerage and the management of solid wastes, are the main pressures which have led to the degradation of that river basin. Furthermore it was noted that in spite of these pressures the institutional responses have not yet recognised the close relationship between urban planning and the management of urban waters at this scale. This therefore points to a close relationship between territorial planning, urban waters, and the elements of water related services. The study demonstrates that in Maceió the hygiene-based focus on matters of urban drainage still predominates, and that the Master Plan, more than 4 years after its approval, was not capable of enforcing changes in the customary local forms of use and occupation of the land, with a view to minimising the impacts of urbanisation on the system of urban drainage of Maceió. / O tema desta dissertação enfoca a relação entre planejamento territorial e águas urbanas. Abordam-se, particularmente, os instrumentos ordenadores do uso e ocupação do solo urbano e a gestão das águas na escala da cidade. O objetivo principal é discutir uma nova interpretação no tratamento das águas urbanas que associa a problemática da drenagem urbana a princípios do desenvolvimento urbano de baixo impacto. O objeto empírico de análise é o estado da bacia hidrográfica do riacho Reginaldo, totalmente inserida na área urbana de Maceió, capital do estado de Alagoas. Esta opção partiu da premissa que a bacia urbana é uma importante unidade territorial de análise ambiental no processo de planejamento urbano e conhecer a interação entre seus componentes permite caracterizar as pressões do ambiente urbano sobre o ciclo hidrológico. Estudou-se o período entre 1985 a 2009, datas referenciais da aprovação de dois planos diretores distintos em Maceió. As fontes secundárias permitiram o entendimento do contexto socioambiental e territorial com foco no planejamento e gestão das águas em áreas urbanizadas e a interrelação do planejamento urbano com os componentes do saneamento básico. Verifica-se que os problemas socioambientais nas cidades brasileiras são explicados, por um lado pelo modelo segregador de apropriação do espaço urbano no Brasil, e por outro, pela ausência de uma política habitacional efetiva para as populações de baixa renda. Como consequência têm-se a ocupação de áreas urbanas ambientalmente frágeis, como encostas e fundos de vale, o que tem impactado diretamente os processos hidrológicos alterando-os. Reforça-se, essa alteração, sistematicamente pela crescente impermeabilização do solo urbano, o que tem contribuído decisivamente para o aumento do escoamento superficial e, afetado consequentemente, as condições da drenagem urbana. As conclusões, a partir da análise empírica da bacia hidrográfica do Riacho Reginaldo, destacam que a forma como se deu a ocupação do solo urbano, assim como a ausência de condições adequadas dos serviços de saneamento, especialmente o esgotamento sanitário e o manejo dos resíduos sólidos, constituem-se como pressões principais na degradação daquela bacia. Constatou-se também que apesar dessas pressões, as respostas institucionais ainda não reconhecem o imbricamento entre o planejamento urbano e gestão das águas nessa escala. Aponta-se, portanto, para uma estreita relação entre planejamento territorial, águas urbanas e os elementos do saneamento básico. Os estudos demonstram que em Maceió predomina, ainda, o enfoque higienista nas questões da drenagem urbana e que o Plano Diretor, passados mais de quatro anos da sua aprovação, não foi capaz de imprimir mudanças nas condições do uso e ocupação do solo, com vistas a minimizar os impactos da urbanização sobre o sistema de drenagem urbana maceioense.

O crescimento da população e dos núcleos urbanos durante o século XX, sobretudo nos países em desenvolvimento, contribuiu para o aumento das áreas impermeáveis das bacias hidrográficas, com impactos importantes nos sistemas de drenagem urbana e na ocorrência de enchentes associadas. As enchentes trazem prejuízos materiais, na saúde e sociais. Recentemente, têm sido propostas práticas conservacionistas e medidas compensatórias, que buscam contribuir para o controle das enchentes urbanas, através do retardo do pico e amortecimento dos hidrogramas. Modelos matemáticos hidrológicos-hidráulicos permitem a simulação da adoção destas medidas de controle, demonstrando e otimizando sua localização. Esta dissertação apresenta os resultados da aplicação do modelo hidrológico Storm Water Management Model (SWMM) à bacia hidrográfica de estudo e representativa do rio Morto localizada em área peri-urbana em Jacarepaguá na cidade do Rio de Janeiro, com área de 9,41 km. O processamento do modelo SWMM foi realizado com o apoio da interface Storm and Sanitary Analysis (SSA), integrada ao sistema AutoCAD Civil 3D. Além da verificação da adequabilidade do modelo à representação dos sistemas hidrológico e hidráulico na bacia, foram desenvolvidos estudos para dois cenários como medidas de controle de enchentes: cenário 1, envolvendo implantação de um reservatório de detenção e, cenário 2, considerando a implantação de reservatórios de águas pluviais nos lotes. Os hidrogramas resultantes foram comparados ao hidrograma resultante da simulação nas condições atuais. Além disso, foram avaliados os custos associados a cada um dos cenários usando o sistema de orçamento da Empresa Rio Águas da PCRJ. Nas simulações foram adotadas a base cartográfica, e os dados climatológicos e hidrológicos previamente observados no contexto do projeto HIDROCIDADES, Rede de Pesquisa BRUM/FINEP, na qual este estudo se insere. Foram representados os processos de geração e propagação do escoamento superficial e de base. Durante o processo de calibração, realizou-se a análise de sensibilidade dos parâmetros, resultando como parâmetros mais sensíveis os relativos às áreas impermeáveis, especialmente o percentual de área impermeável da bacia (Ai). A calibração foi realizada através do ajuste manual de sete parâmetros do escoamento superficial e cinco do escoamento de base para três eventos. Foram obtidos coeficientes de determinação entre 0,52 e 0,64, e a diferença entre os volumes escoados e observados entre 0,60% e 4,96%. Para a validação do modelo foi adotado um evento pluviométrico excepcional observado na cidade em abril de 2010, que à época causou enchentes e grandes transtornos na cidade. Neste caso, o coeficiente de determinação foi igual a 0,78 e a diferença entre volumes foi de 15%. As principais distorções entre hidrogramas observados e simulados foram verificados para as vazões máximas. Em ambos os cenários as enchentes foram controladas. A partir destes estudos, pôde-se concluir que o melhor custo-benefício foi o cenário 2. Para este cenário, foi observado maiores amortecimento e retardo da vazão de pico do hidrograma, igual a 21,51% da vazão simulada para as condições atuais da bacia. Os custos de implantação orçados para os reservatórios de lote ficaram 52% a menos do que o do reservatório de detenção. / Population and urban occupation growth during 20th century, mainly in underdeveloped countries, contributed for increasing impermeable surfaces in drainage basins, leading to important impacts on urban drainage systems and associated floods. Floods cause material losses, healthy and social problems, apart of great disruptions in large citys mobility. Recently, a number of, non-conventional, conservative practices and compensatory measurements have been proposed seeking urban flood control, by lengthening hydrographs time lag and promoting shallow rising limb. Hydrologic-hydraulic mathematical models allow the simulation of these flood control measurements, demonstrating and optimizing their location, maximizing the benefits of their application. This dissertation presents the results of the application of the Storm Water Management Model (SWMM) to the representative and under study catchment of Morto River, with 9,41 km2 of area, located in a peri urban area, in Jacarepaguá, city of Rio de Janeiro, Brazil. Storm and Sanitary Analysis (SSA) tool integrated to AutoCAD Civil 3D System supported the model processing. Apart of verifying the representativeness of the hydrologic-hydraulic modelling system to the physical processes in the Morto river catchment, two different scenarios were studied as means of flood control: scenario 1, involving the simulation of one retention reservoir and, scenario 2, involving the use of multiple distributed rainwater reservoirs in the lots. The resulting hydrographs were compared to the one for catchments actual conditions. Additionally, the associated costs for each scenario were evaluated applying the official budget system of Rio Águas of Rio de Janeiro Council. It was applied the cartographic data base, climatological and hydrological data obtained in the HIDROCIDADES Project, FINEP BRUM Research Network, under which this work has been developed. The processes of generation and propagation of runoff and baseflow were modelled. During the calibration process, was performed a sensitivity analysis of the parameters, resulting as the most sensitive parameters those related to impervious areas, especially the percentage of impervious area in the basin (Ai). Manually calibration was performed, seven parameters for runoff simulation and five for baseflow were adjusted, for three events, presenting values for the coefficient of determination between 0.52 and 0.64. The difference between simulated and observed volumes varied from 0.60% to 4.96 %. Model validation was performed for an exceptional rainfall event in April 2010, which caused floods in many places in the city. In this case, the coefficient of determination was equal to 0.78 and difference in runoff volumes equal to 15 %, being identified that the main differences are in peak flows discharges. In both scenarios floods were totally controlled. It was concluded that the best cost-benefit was for scenario 2. For this scenario it was observed the best result, considering both reduction on hydrographs peak flow discharge and increasing on time to peak. Peak flow discharge was reduced by 21,51% when compared to the simulated hydrograph for catchments current stage. It was found a much lower cost for scenario 2, the budget was 52% less than the budget for scenario 1.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The urban growth and the disordered occupation of cities have increased the frequency and severity of flooding in urban areas, which occur mainly due to the modification on rainwater natural infiltration, as a result of soil imperviousness increase. The use of compensatory techniques (CT) for stormwater control has been encouraged through public polices, attempting to apply for sustainable solutions to mitigate the urbanization´s impact. An alternative already widespread in some Brazilian cities is the use of micro reservoirs (MR), which temporarily store volumes from impervious areas, and gradually emptying the water stored. Along this requirement, implementation of Rainwater Harvesting Reservoirs (RHR) to non-potable purposes is often encouraged in order to reduce the consumption of drinking water for less noble purposes, and to preserve the fountainheads. Some bibliographies suggest that in addition to these benefits, the RHR can be considered a CT also, once it stores the stormwater runoff, and therefore, in some cities where the MR is required, many buildings are already using the RHR to replace it. However, there are not many conclusive studies related to the real benefits and impacts that capturing rainwater and its use have on micro drainage networks, and specifically if such technique can be considered as a compensatory one. Thus, the main objective of this research was to evaluate whether RHR can be considered as an alternative to promote the quantitative stormwater control. For that, a comparative analysis was made between the impact that RHR use generates on micro drainage flows and networks, and the impact generated on a MR containing system. Such analysis was performed through a modeling of a urban watershed from Porto Alegre / RS, with 977 ha, 30.720 standard lots and around 70 km of micro drainage networks. The simulated MRs were designed according to the Decree No. 15.371/06 of the city of Porto Alegre, which aim to control the runoff at the source and it resulted in volumes of 3.13 m³ and 3.75 m³ for rainfall project with return period of 5 and 10 years (CP-CP-TR5 and TR10), respectively, answering to the allowable flow restriction at the lot outlet (VR = 0.624 L / s). The micro drainage networks were designed for both situations, with and without MRs, for CP-TR5 and CP-TR10. For sizing of the RHRs a continuous simulation of 12 years of precipitation data and demands series for non-potable uses data was performed, both with time step equal 5 minutes, resulting in volumes of 5.000, 10.000 and 15.000 liters due to the achieved service guarantee. These volumes of RHRs replaced the MRs and new modeling were performed considering observed rainfall data real from the continuum time series. It was found that the RHRs were not effective to maintain the VR at lots outlet, and the restriction value was exceeded for several times. For the simulated time seriess only the volume of 750 m³ would be appropriate to ensure only one offense within 10 years of simulation. That occurs because must have sufficient volume to store the expected drained volume, without spillage, regardless of the reservoir storage condition. However, if there is a very large storage capacity and demands are comparatively small, the reservoir does not empty. It was found, therefore, that exists an antagonism when trying to use the RHR for two functions: runoff control and water supply for non-potable purposes demand, since the attempt to ensure the fulfillment to the first function prevents the deployment of such large volumes. Overtopping of RHRs to 12 critical simulated events committed the microdrainage networks capacity, generating flooding in the streets along several drainage network ranges. Considering the same 12 critical events and MRs in lots were identified only four overflowing and lower overflows, which ended up committing a lower extent of drainage networks. Therefore, based on analysis of the continuous simulation with RHRs, it was found that it is not possible to consider it an equivalent technique to the MRs for storm water runoff control, unless the reservation volumes are extremely high, which would make its implementation on a few square meters lot impossible. / O crescimento urbano e a ocupação desordenada das cidades têm aumentado a frequência e a severidade das enchentes em áreas urbanas, que ocorrem, principalmente, devido à modificação nas condições naturais de infiltração das águas pluviais, decorrentes do aumento da impermeabilização do solo. Em busca de soluções sustentáveis para mitigar os impactos da urbanização, as políticas públicas vêm incentivando o uso de técnicas compensatórias (TC) para o controle do escoamento superficial. Uma alternativa já difundida em algumas cidades brasileiras é o uso de microrreservatório (MR), que armazena temporariamente os volumes oriundos do escoamento das áreas impermeáveis, esvaziando gradativamente a água armazenada. Paralelamente a essa exigência, a implementação de reservatórios para o aproveitamento da água da chuva (RAAC) com fins não potáveis vem sendo incentivada, com o intuito de reduzir o consumo de água tratada para fins menos nobres e preservar os mananciais. Algumas bibliografias sugerem que além desses benefícios, o RAAC pode ser considerado igualmente uma TC, já que armazenaria o escoamento pluvial, e por essa razão, em algumas cidades onde o MR é exigido, muitas edificações já estão utilizando o RAAC em substituição a este. No entanto, verifica-se uma falta de estudos conclusivos a respeito dos reais benefícios e impactos que a captação da água da chuva e seu aproveitamento têm sobre as redes de microdrenagem pluvial e, especificamente, se esta técnica pode ser considerada como compensatória. Assim, o principal objetivo desta pesquisa foi avaliar se os RAACs podem ser considerados como medidas para o controle quantitativo do escoamento pluvial. Para isso, foi realizada uma análise comparativa do impacto que a sua utilização gera sobre as vazões e redes de microdrenagem, com o impacto gerado em um sistema com MR. A análise foi realizada mediante modelagem matemática de uma bacia hidrográfica urbana da cidade de Porto Alegre/RS, com 977 ha, 30.720 lotes padrão e cerca de 70 km de redes de microdrenagem. Os MRs simulados foram dimensionados de acordo com o Decreto n° 15.371/06 da cidade de Porto Alegre para o controle do escoamento na fonte, resultando em volumes de 3,13 m³ e 3,75 m³, para chuvas de projeto com 5 e 10 anos de período de recorrência (CP-TR5 e CP-TR10), respectivamente, atendendo à vazão de restrição permissível na saída do lote (VR = 0,624 L/s). As redes de microdrenagem foram dimensionadas para as situações que contemplaram os MRs e para a situação sem os MRs, para CP-TR5 e CP-TR10. Para o dimensionamento dos RAACs foi realizada uma simulação contínua de 12 anos de dados de chuvas e série de demandas para fins não potáveis, ambas com intervalo de tempo de 5 minutos, tendo sido determinados os volumes de 5.000, 10.000 e 15.000 litros como os mais adequados para a edificação, em razão da garantia de atendimento atingida. Esses volumes de RAACs substituíram os MRs e novas modelagens foram realizadas considerando tanto eventos de projeto, como as chuvas reais da série contínua. Verificou-se que os RAACs não são eficientes na manutenção da VR na saída dos lotes, sendo que ao longo da série história simulada a mesma foi infringida várias vezes. Para a série histórica simulada apenas um volume de 750 m³ seria adequado para garantir apenas uma infração em 10 anos da simulação. Isso ocorre porque deve haver volume de espera suficiente para armazenar os volumes escoados, sem que haja vertimento, independentemente da condição de armazenamento do reservatório; no entanto, se existe uma capacidade de armazenamento muito grande, e as demandas são comparativamente pequenas, o reservatório não esvazia. Constatou-se, dessa forma, que existe um antagonismo quando se pretende utilizar o RAAC para as duas funções: controle de escoamento superficial e garantia de atendimento à demanda com fins não potáveis, visto que a tentativa de garantir o cumprimento da primeira função inviabiliza a implantação de volumes tão grandes. O extravasamento dos RAACs para 12 eventos críticos simulados comprometeu a capacidade das redes de microdrenagem, gerando armazenamento de água nas ruas ao longo de vários trechos. Considerando os mesmos 12 eventos críticos e os MRs nos lotes foram identificados apenas 4 extravasamentos e menores vazões extravasadas, o que acabou comprometendo uma menor extensão das redes de drenagem. Portanto, com base nas análises da simulação contínua com os RAACs, verificou-se que não é possível considerá-lo uma técnica equivalente aos MRs para o controle do escoamento pluvial, a menos que os volumes de reservação sejam extremamente elevados, o que tornaria impossível a sua implementação em um lote de poucos metros quadrados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJQB.pdf: 5149396 bytes, checksum: 18f319148c3d9512b4dbca810e39ae4e (MD5) Previous issue date: 2006-05-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The present work proposes a debate that interrelates three areas of knowledge urbanization, urban drainage and social segregation and has the main purpose to analyze the occupation of river marginal areas in urban places as the main cause for temporary social segregation. It also proposes a discussion about this impact caused by the occurrence of floods. The research strategy used is the study of an exploratory single case made in the city of São Carlos-SP, more specifically in the central area belonging to the Gregório River Basin, characterized for having solid occupation with great commercial activity. Besides theoretical basis, we have done a research on how many floods have occurred during 1995 and 2005, in the works fulfilled by the City Government, and also interviews with five groups of social actors. The results obtained with the conclusion of the work had, in its greatest parts, a social and educational value, involving consciousness of the necessity of environment preservation; of the eventually irreversible damages caused by the occupation of environmentally fragile areas, such as floodable fertile valleys. The research has also been detached as a relevant instrument to subsidize new debates and researches. As far as the social actors are included, we have verified that the most damaged ones in the cases of floods, in the unity of analysis, were the businessmen, and 70% of these consider themselves victims of temporary social segregation. This way, it was possible to confirm the main hypothesis of the work: temporary social segregation can be considered a consequence of inadequate occupation of river marginal areas in urban places, and this may involve lots of situations, including the ones that do not refer to the condition of poverty and misery. / A presente pesquisa se insere em um debate que inter-relaciona três áreas de conhecimento urbanização, drenagem urbana e exclusão social e tem como objetivo principal analisar a ocupação de fundos de vale em áreas urbanas como agente indutor da exclusão social temporária, propondo uma discussão sobre esse impacto causado pela ocorrência de inundações. A estratégia de pesquisa utilizada é a de estudo de caso único exploratório realizado na cidade de São Carlos SP, mais especificamente, na região central pertencente à Bacia do Córrego do Gregório, caracterizada por possuir ocupação consolidada, com grande atividade comercial. Além do embasamento teórico, foram realizados levantamentos das inundações ocorridas no período entre 1995 a 2005, das obras realizadas pela Prefeitura Municipal e também, entrevistas com cinco grupos de atores sociais. Os resultados obtidos com a conclusão da pesquisa foram, em grande parte, de valor social e educacional, envolvendo a conscientização com relação à necessidade da preservação ambiental; aos danos causados - muitas vezes irreversíveis - pela ocupação de áreas ambientalmente frágeis, como as várzeas inundáveis e, também se configurou como instrumento relevante para subsidiar novas pesquisas e debates. Com relação aos atores sociais, verificou-se que os maiores prejudicados com as inundações na unidade de análise são os comerciantes e 70% desses, se consideraram vítimas da exclusão social temporária. Nesse sentido, foi possível comprovar a hipótese principal de pesquisa: A exclusão social temporária pode ser considerada uma conseqüência da ocupação inadequada das áreas urbanas de fundo de vale, podendo abranger inúmeras situações, inclusive as que não se referem à condição de pobreza e miséria.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2354.pdf: 4640640 bytes, checksum: 76d4dc4bd98bf1246cb1809fb62cf636 (MD5) Previous issue date: 2008-08-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / This research treats about the insights for: preparation of actors who are answerable for urban drainage systems in their performance on the public services. At first the work made a bibliography study about urban drainage system, riches being, formation and capacitance to act as an agent on the drainage system. To evaluate the High Education Engineering Institutions and Municipal Services were developed and applied questionnaires with specific approaches about the urban drainage system. After developed methodology to apply the questions for Municipal Services, were estimated the answers and it was insufficient. Then another search was made in official agencies, to obtain a detailed statistics report, and finally, with the data basis constructed, explain some conclusions and insights. The questionnaires were quite clear that Municipal Service is indifferent when the abstract is urban drainage, principally concerning the absence of answers. With the evaluate about the detailed report of the available municipal information, and the approach about future tendencies, the conclusion is have a hidden preoccupation in some towns with environment and is possible that this preoccupations can extend for drainage system. However some factors show negligence principally on direction of: better practices, regulation, inspection and paradigm changes, resulting in the same confront problems exiting on big cities, which have chronic environment and drainage problems. When the center of interest is the professional actors on drainage system and their education, considering the low improvement showed on questionnaires for the searched on High Education Institutions, was possible observed there are low tendencies about include, on engineering courses, the subjects embodying urban drainage system and another environment themes related. Notwithstanding, nowadays its possible may further mention this is insufficient. / Esta pesquisa trata da percepção sobre a preparação dos atores do sistema de drenagem urbana e sua atuação nos serviços públicos municipais. O estudo bibliográfico específico abordou a questão da drenagem urbana, dos recursos humanos e da formação e capacitação para atuação em sistemas públicos de drenagem urbana. O trabalho avaliou as Instituições de Ensino Superior em Engenharia e as Prefeituras Municipais sob a ótica da drenagem urbana, onde foram aplicados questionários com abordagem específica na drenagem urbana. Após metodologia de aplicação para os questionários nas Prefeituras Municipais, foram avaliadas as respostas, quando obtidas e uma nova pesquisa foi feita no âmbito de órgãos oficiais, para obtenção de dados estatísticos e construção de argumentos que possibilitaram muitas conclusões para construção da percepção proposta. A aplicação dos questionários deixou clara a posição indiferente dos municípios em relação ao sistema de drenagem urbana, principalmente devido à ausência de respostas. Após a análise do histórico de dados municipais, disponíveis em bancos de dados oficiais, e a abordagem das tendências futuras, a conclusão é que há uma latente preocupação dos gestores municipais, principalmente nos municípios de pequeno porte, com a questão do meio ambiente e possivelmente com inclusão do sistema de drenagem urbana. No entanto alguns fatores levam por vezes ao entendimento de que, a falta de ações no sentido de melhorias técnicas, regulamentação, fiscalização e mudanças de paradigma, podem resultar na mesma problemática enfrentada atualmente por municípios de maior porte, que possuem complexidade e problemas mais crônicos. Quanto à preparação dos profissionais atuantes, e considerando a pequena anuência das Instituições de Ensino Superior ao questionário, foi possível notar que há pequenas tendências de inclusão da temática da drenagem urbana nas estruturas curriculares, porém esta é insuficientemente explorada.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3523.pdf: 12073466 bytes, checksum: 878f935338c5beb08fa768751f31d082 (MD5) Previous issue date: 2009-02-15 / Urbans areas even biggens are becoming impermeabilized reducing the soil`s infiltration rate and increasing the velocity and volume of runoff, changing meaningly the hydrological cycle and causing floods. A set of techniques able to create hydrologically functional landscape can be found at Low Impact Development (LID) that works just similar to the natural, becoming possible the development of projects adapted to the natural topography, maintaining the yield of the lot and the local hydrological function; aiming at esthetics valorization and stormwater control management with low cost. This study makes use of this methodology since the beginning of the planning process, working at the some time with urban, environmental and hydrological aspects, intending to recuperate or even to keep the pre-development behavior of the area. To support the local hydrology, reduce sealing, keeping time to concentrate, to keep Fingerprinting, enhance infiltration, among others. It compares the predevelopment conditions, the conventional urbanization and that with LID techniques related to aspects mentioned to a specifc area at UFSCar Campus, São Paulo. This search revealed that is possible to have an urban planning using LID, with urban, environmental and hydrological advantages in the opposite to the conventional development systems, such as the increase of permeable areas, vegetation areas and the reduction of peak discharge and stormwater runoff. Low impact development makes these interventions in a simultaneous way just to re-establish the pre-existents conditions, and then to make use of integrated management`s practice. / Áreas urbanas cada vez maiores são impermeabilizadas, reduzindo a capacidade de infiltração do solo e acelerando a velocidade do escoamento superficial, alterando significativamente o ciclo hidrológico, e gerando inundações. Encontra-se no Desenvolvimento de Baixo Impacto (Low Impact Development, LID), um conjunto de técnicas capazes de criar paisagens hidrologicamente funcionais, com comportamento similar ao natural, facilitando o desenvolvimento de planos adaptados a topografia natural, mantendo o rendimento do lote e as funções hidrológicas do local; visando a valorização estética e a gestão de controle de águas pluviais menos custosas. Este trabalho utiliza-se desta metodologia desde o início do processo de planejamento, trabalhando concomitantemente os aspectos urbanísticos, ambientais e hidrológicos, de modo a recuperar e/ou manter o comportamento hidrológico de pré-ocupação da área. Os recursos são, manter hidrologia local, reduzir impermeabilização, manter o tempo de concentração, manter as digitais locais, potencializar infiltração, dentre outros. Comparam-se as condições de pré-ocupação, urbanização convencional e urbanização com técnicas de LID, quanto aos aspectos mencionados para uma área do Campus da UFSCar, em São Carlos/SP. Como resultado essa pesquisa revelou que o planejamento urbano utilizando-se de técnicas de baixo impacto é possível, apresentando vantagens urbanísticas, ambientais e hidrológicas sob os sistemas de desenvolvimento convencionais, tais como aumento das áreas permeáveis, das áreas de cobertura vegetal, redução da vazão de pico e do volume de escoamento superficial. O desenvolvimento de baixo impacto realiza estas intervenções de forma simultânea para restabelecer as condições pré-existentes, e só então, empregar práticas de gerenciamento integrado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3915.pdf: 17290672 bytes, checksum: c7489012356ceda8babd81cf7b6b6a88 (MD5) Previous issue date: 2011-08-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / Several studies cite the pollution of stormwater as equivalent and sometimes even superior to those found in the sewers. According to this premise and thinking about environmental issues, especially in the contamination of groundwater and the spread of waterborne diseases, the quality of rainwater has become an important focus of study. This work concerns the monitoring of an infiltration system consisting of grass filter, trench and infiltration trench, built in full scale on the campus of University Federal of São Carlos - UFSCar, located in São Carlos - SP, from the assessment water quality of runoff directly before and after passing through the proposed infiltration system, parallel to monitoring the quality of rain water, through analysis of the physico-chemical and bacteriological established in legislation and international experiences, compared the conditions of the study area, and exploratory data analysis by two chemometric techniques: Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA). According to the analysis of the results variation, especially the quality of atmospheric water and quality of direct runoff results were obtained as concentrations low significantly to parameters Turbidity, Color, ST, STD, Nitrate, Nitrite, Ammonia nitrogen, Sulfate, Chloride, Cadmium, Copper, Lead and Zinc in the water samples analyzed directly from rain, compared with previous studies in the literature and standards and legislation existing about water resources, and the efficiency of the infiltration trench in the removal of Zinc (90,89%), Cooper (88,31%), Electrical Conductivity (31,40%), Ammonial nitrogen (24,32%) and Chloride (5,88%) compared with the predial direct runnof in the channel. With regard to PCA analysis, proves the characteristics between samples according to the conditions of sampling (day, month, place and time) and analysed variables, dividing into groups of samples and contributing to the extraction and interpretation of information unlikely to be viewed directly in the data matrix. The analysis complemented by HCA analysis by PCA. / Diversos estudos citam a poluição das águas pluviais como equivalente e, às vezes, até superior àquelas presentes nos esgotos. De acordo com tal premissa e pensando na problemática ambiental, especialmente na contaminação de águas subterrâneas e disseminação de doenças por veiculação hídrica, a qualidade da água pluvial tornou-se um foco importante de estudo. Este trabalho visa o monitoramento de um sistema de infiltração constituído de filtro de grama, vala e trincheira de infiltração, construído em escala real no campus da Universidade Federal de São Carlos UFSCar, localizado na cidade de São Carlos SP, a partir da avaliação da qualidade da água do escoamento superficial direto predial antes e após passar pelo sistema de infiltração proposto, paralelo ao monitoramento da qualidade da água de chuva, mediante análise de parâmetros físico-químicos e microbiológicos estabelecidos em legislação e em experiências nacionais e internacionais, comparadas às condições da área de estudo, e análise exploratória dos dados por duas técnicas quimiométricas: Análise de Componentes Principais (PCA) e Análise Hierárquica de Agrupamentos (HCA). De acordo com a análise da variação dos resultados obtidos, sobretudo, da qualidade da água atmosférica e da qualidade da água do escoamento superficial direto, obtiveram-se como resultados concentrações sensivelmente menores dos parâmetros Turbidez, Cor, ST, STD, Nitrato, Nitrito, Nitrogênio Amoniacal, Sulfato, Cloreto, Cádmio, Cobre, Chumbo e Zinco analisados nas amostras de água diretamente da chuva, comparando-se com estudos precedentes na literatura e normas e legislações de recursos hídricos vigentes. O sistema filtro-vala-trincheira de infiltração removeu os seguintes parâmetros analisados, comparando-se com a água do escoamento superficial direto predial no canal: Zinco (90,89%), Cobre (88,31%), Condutividade Elétrica (31,40%), Nitrogênio Amoniacal (24,32%) e Cloreto (5,88%). Com relação às análises por PCA, evidenciaram-se as características entre as amostras de acordo com as condições de amostragem (dia, mês, local e tempo) e variáveis analisadas, dividindo em grupos de amostras e contribuindo para a extração e interpretação das informações que dificilmente seriam visualizadas diretamente na matriz de dados. As análises por HCA complementaram as análises por PCA.