Questões de planejamento aliadas ao aumento da impermeabilização contribuem para a redução do amortecimento das águas, o que possibilita a ocorrência das enchentes urbanas. Assim, é imprescindível a adoção de instrumentos e ferramentas que permitam um adequado gerenciamento dos recursos hídricos, bem como de sua drenagem. Nesse sentido, o presente trabalho consistiu em propor e aplicar novas metodologias de medidas compensatórias não-estruturais como instrumentos de gestão das águas urbanas (Balanço Hídrico de Terceira Geração, \"IPTU Hidrológico\") em escala de lote urbano, de forma a gerar cenários prospectivos, que mostrem a influência da adoção de indicadores de pegada hídrica e de medidas estruturais da drenagem urbana no grau de neutralidade dos impactos no lote. A metodologia consistiu no dimensionamento e análises de custos das medidas estruturais (tanque de água e trincheira de infiltração) para um lote de 200 \'M POT.2\', a serem incorporadas ou não nas medidas não-estruturais (Balanço Hídrico de Terceira Geração e \"IPTU Hidrológico\"); que por sua vez, foram calculadas em função das componentes das águas urbanas, variáveis hidráulicas e hidrológicas. Ao final, foram formados 4 cenários em escala prospectiva atual (2010), 2025, 2050, 2075 e 2100: Global Orchestration, Order from Stregth, Adapting Mosaic, TechnoGarden e realizadas análises de sensibilidade das medidas não-estruturais em nível de escala de lote, bem como ponderações das componentes das águas urbanas para a obtenção dos valores monetários de IPTU. Por fim, foram extraídas justificativas pertinentes a tais medidas, com base em elementos técnicos, econômicos, sociais e ambientais de Águas Urbanas sob o contexto da Lei Federal de Saneamento Básico nº 11.445/07. / Planning\'s questions with the increase of impervious areas contribute to reduce the damping of water, allowing urban flooding\'s occurence. Thus, it\'s necessary to adopt instruments and tools that allow an appropriate management of water resources, as well as its drainage. In this sense, this paper proposed and implemented new methods of non-structural compensating measures as tools for urban water management (3rd Generation of Water Balance and \"Hydrological IPTU tax\") on urban scale in order to generate future scenarios that show the influence of the adoption of waterfootprint\'s indicators and structural measures in the neutrality of impacts in urban drainage. The methodology consisted in the design and cost analysis of the structural measures (water tank and infiltration trenches), for a 200 \'M POT.2\' lot, to be incorporated or not on the non-structural measures, which in turn were determinated by the hydraulic and hydrologic components of urban water. In the end, four scenarios were formed in time scale, current (2010), 2025, 2050, 2075 and 2100 (Global Orchestration, Order from Strength, Adapting Mosaic and TechnoGarden), as well as were performed sensibility analyses of non-structural measures in terms of urban scale and are assigned weights of the urban water\'s components to obtain the monetary value of taxes. Finally, relevant justifications were described, based on technical, economic, social and environmental questions of urban water, under the context of Sanitation\'s Federal Law nº11.445/07.

Questões de planejamento aliadas ao aumento da impermeabilização contribuem para a redução do amortecimento das águas, o que possibilita a ocorrência das enchentes urbanas. Assim, é imprescindível a adoção de instrumentos e ferramentas que permitam um adequado gerenciamento dos recursos hídricos, bem como de sua drenagem. Nesse sentido, o presente trabalho consistiu em propor e aplicar novas metodologias de medidas compensatórias não-estruturais como instrumentos de gestão das águas urbanas (Balanço Hídrico de Terceira Geração, \"IPTU Hidrológico\") em escala de lote urbano, de forma a gerar cenários prospectivos, que mostrem a influência da adoção de indicadores de pegada hídrica e de medidas estruturais da drenagem urbana no grau de neutralidade dos impactos no lote. A metodologia consistiu no dimensionamento e análises de custos das medidas estruturais (tanque de água e trincheira de infiltração) para um lote de 200 \'M POT.2\', a serem incorporadas ou não nas medidas não-estruturais (Balanço Hídrico de Terceira Geração e \"IPTU Hidrológico\"); que por sua vez, foram calculadas em função das componentes das águas urbanas, variáveis hidráulicas e hidrológicas. Ao final, foram formados 4 cenários em escala prospectiva atual (2010), 2025, 2050, 2075 e 2100: Global Orchestration, Order from Stregth, Adapting Mosaic, TechnoGarden e realizadas análises de sensibilidade das medidas não-estruturais em nível de escala de lote, bem como ponderações das componentes das águas urbanas para a obtenção dos valores monetários de IPTU. Por fim, foram extraídas justificativas pertinentes a tais medidas, com base em elementos técnicos, econômicos, sociais e ambientais de Águas Urbanas sob o contexto da Lei Federal de Saneamento Básico nº 11.445/07. / Planning\'s questions with the increase of impervious areas contribute to reduce the damping of water, allowing urban flooding\'s occurence. Thus, it\'s necessary to adopt instruments and tools that allow an appropriate management of water resources, as well as its drainage. In this sense, this paper proposed and implemented new methods of non-structural compensating measures as tools for urban water management (3rd Generation of Water Balance and \"Hydrological IPTU tax\") on urban scale in order to generate future scenarios that show the influence of the adoption of waterfootprint\'s indicators and structural measures in the neutrality of impacts in urban drainage. The methodology consisted in the design and cost analysis of the structural measures (water tank and infiltration trenches), for a 200 \'M POT.2\' lot, to be incorporated or not on the non-structural measures, which in turn were determinated by the hydraulic and hydrologic components of urban water. In the end, four scenarios were formed in time scale, current (2010), 2025, 2050, 2075 and 2100 (Global Orchestration, Order from Strength, Adapting Mosaic and TechnoGarden), as well as were performed sensibility analyses of non-structural measures in terms of urban scale and are assigned weights of the urban water\'s components to obtain the monetary value of taxes. Finally, relevant justifications were described, based on technical, economic, social and environmental questions of urban water, under the context of Sanitation\'s Federal Law nº11.445/07.

Em caráter experimental, a tese examina o desempenho de sistemas de biorretenção na mitigação da poluição difusa ocasionada pelas águas de chuva. A avaliação dessa tecnologia ambiental urbana partiu da construção de um modelo de manejo dos escoamentos pluviais, utilizando uma matriz orgânica composta por vegetação, solo e agregados para retenção e tratamento inicial localizados. O protótipo, em escala 1:1, implementado na Cidade Universitária Armando Salles de Oliveira (CUASO-USP), São Paulo, SP, é composto por dois canteiros isolados entre si, que recebem as vazões através da sarjeta na via adjacente. Com preenchimentos iguais, os canteiros receberam coberturas vegetais distintas: gramado (G), com uma única espécie de gramínia, e jardim (J), com forrações, herbáceas e arbustos diversos, predominantemente nativos. O experimento foi monitorado por um ano, entre março de 2012 e março de 2013, quando foram coletados os dados referentes ao seu funcionamento e eficiência em sete eventos chuvosos paulistanos. A compilação dessas informações permitiu a análise comparativa da qualidade da água dos escoamentos antes e depois da passagem pelos canteiros. Com recursos da FUNDEP, FCTH e LabVERDE, a pesquisa interdepartamental e interdisciplinar, desenvolvida numa cooperação entre a FAU-USP e a Escola Politécnica-USP, busca oferecer respostas às hipóteses com que trabalha a Arquitetura da Paisagem ao propor soluções naturalizadas de manejo dos escoamentos pluviais em complementação às técnicas convencionais atualmente empregadas nas cidades brasileiras, tomando a cidade de São Paulo como cenário. Como efeito do processo histórico de canalização do seu patrimônio hídrico, ocupação das áreas de várzea e impermeabilização, a população paulistana e da RMSP tem sofrido com enchentes que se agravam com o crescimento urbano e com a intensificação das chuvas. As soluções imediatistas para essa situação crítica seguem a práxis das obras convencionais de engenharia, que segregam a drenagem urbana dos processos ecológicos e hidrológicos e não contribuem para melhoria da qualidade ambiental dos escoamentos antes de destiná-los aos corpos hídricos superficiais, o que agrava o quadro generalizado de poluição dos rios e córregos urbanos. Os resultados do experimento prático atestam o desempenho da biorretenção na mitigação da poluição difusa, com reduções médias das cargas poluidoras acumuladas de 89,94% para o gramado e 95,49% para o jardim, que foi comprovadamente mais eficiente. Aliados ao estudo de tipologias paisagísticas já utilizadas com sucesso em outras cidades do mundo, esses resultados poderão corroborar o processo de transição na infraestrutura de São Paulo, respaldando tecnicamente e cientificamente as soluções investigadas de manejo das águas de chuva através da biorretenção no tratamento dos espaços abertos e na conformação de uma Infraestrutura Verde na cidade. / This thesis experimentally assesses the performance of bioretention systems in mitigating nonpoint-source pollution caused by runoff. A 1:1 scale experiment of a stormwater management facility was built in USP Campus based in São Paulo, SP. This prototype has been evaluated for one year, since March 2012, over its technical efficiency to improve water quality by analyzing runoff samples collected in its inlet and outlet. Combining landscape architecture and hydraulic engineering knowledge, this experiment consists of two independent vegetated plots connected to the gutter through a concrete channel, which drives the runoff into the facility from the avenue next to it. Each plot has its own spillway, where samples were collected for laboratory analysis under 22 water quality parameters and thus compared to gutter runoff. Regarding construction techniques, it was decided to apply simplified solutions without unnecessary expenses, but that ensured feasibility, solidity and isolation to the plots from the ground on all faces. As for filling the model, it was chosen to use the same material for both facilities, laid out from bottom to surface: 60cm of broken rocks, 15cm of gravel, coconut geotextile fabric, 5cm of coarse sand and, finally, 45 to 75cm of planting substrate with side slopes and covered with mulch. Regarding vegetation cover, two sets of plants have been used in the bioretention cells as a research strategy to compare the efficiency among different models in stormwater management, considering other issues in addition to improving the environmental quality of water, such as maintenance, adaptation and development of species and visual interest. Thus, the experiment plots were filled with the same substrate but with different vegetable toppings, according to the following configuration: mixed garden (M) - ground covers with predominance of native shrubs and herbaceous vegetation, and lawn (L) - covered only with emerald grass carpet (Zoysia japonica), which has been extensively used for lawns all over the country. This experimental model has provided scientific answers that attest the effectiveness of techniques using vegetated surfaces to retain and treat stormwater. Its results have attested the performance of bioretention for diffuse pollution mitigation, with average reductions of accumulated pollutant loads of 89.94% in the lawn (L) and 95.49% in the mixed garden (M), which wasproven to be more efficient. This research developed by USP Faculty of Architecture and Urbanism in partnership with Polythecnic School, does not aim to threat conventional methods of urban drainage in local cities, but to join them in the efforts of reaching solutions and technical knowledge that are suitable for urban ecosystems and harmless to environment and landscape.

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:21:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Martins 1.pdf: 23811071 bytes, checksum: 568400fecf0be29d976bf705b868b9c3 (MD5) Previous issue date: 2006-11-07 / Pontif?cia Universidade Cat?lica de Campinas / In the rainy periods, the city of S?o Paulo becomes a scenario for constant social and economical impacts before the damages caused by the inundations. This fact is associated, among other reasons, to an expressive land occupation and soil water-sealing and to the occupation of the areas under risk of inundations the meadows and bottoms of valleys. The research below analyzes the different concepts for handling pluvial waters under the scope of reflections relative to the infrastructure works and public actions addressed to prevent inundations. We tried to present the hygienist vision regarding the increase in water conductivity up to the new environmental vision of sustainable rain water handling, highlighting the use of non-structural measures. For such an effect, we used as case study the Basin of C?rrego Cabu?u de Baixo located at the northwest area of the city of S?o Paulo that, for a long time, was object for punctual interventions with predominance of canalization works and, in the end of the nineties, it counted with the implementation of non-conventional measures that took into account the planning of land occupation and the reservation of pluvial waters. Through the evaluation of this experience we look for identifying the permanencies and ruptures in the treatment related to the subject of inundations. / Nos per?odos de precipita??es, a cidade de S?o Paulo torna-se cen?rio de constantes impactos sociais e econ?micos frente aos preju?zos causados pelas inunda??es. Esse fato est? associado, entre outros motivos, a uma expressiva ocupa??o e impermeabiliza??o do solo e ? ocupa??o das ?reas de risco de enchentes as v?rzeas e fundos de vales. A pesquisa que se segue analisa as diversas concep??es de manejo de ?guas pluviais no ?mbito das reflex?es relativas ?s obras de infra-estrutura e a??es p?blicas destinadas ? preven??o de enchentes. Buscou-se apresentar desde a vis?o higienista do aumento da condutividade hidr?ulica at? a nova vis?o ambiental do manejo sustent?vel da ?gua precipitada, com ?nfase no uso de medidas n?o-estruturais. Nesse sentido, foi utilizado como estudo de caso a Bacia do C?rrego Cabu?u de Baixo localizada na regi?o noroeste da cidade de S?o Paulo que, durante muito tempo, foi objeto de interven??es pontuais com predomin?ncia de obras de canaliza??o e, no final dos anos 90, contou com a implementa??o de medidas n?o convencionais que levaram em considera??o o planejamento da ocupa??o do solo e a reserva??o das ?guas pluviais. Atrav?s da avalia??o dessa experi?ncia busca-se identificar as perman?ncias e rupturas no trato com a quest?o das enchentes.

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.

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.

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