Esta pesquisa tem como finalidade discutir os impactos da variabilidade espacial e temporal de precipitações intensas nas vazões de cursos d\'água em bacias urbanizadas mediante a análise de dados históricos da pluviometria obtidos durante eventos críticos. A bacia hidrográfica do rio Tietê, em sua porção mais urbanizada, é a área objeto deste estudo. Após uma revisão sobre o tema na literatura específica, foram desenvolvidas chuvas de projeto com os padrões observados e com padrões teóricos, frequentemente utilizados na geração das tormentas sintéticas. O volume total precipitado foi associado ao período de retorno (TR) de 100 anos, a partir da análise estatística de chuvas pontuais e pela aplicação de fatores de redução de área (FRA) observados na área em estudo e de outras regiões, que vêm sendo utilizados em projetos de drenagem, sem qualquer estudo de validação; o intuito foi o de demonstrar a importância da definição de FRA específicos, a fim de evitar superdimensionamentos e otimizar as soluções. As chuvas de projeto foram aplicadas num modelo matemático de transformação chuva-vazão, devidamente calibrado, para obtenção das vazões de projeto resultantes no limite de jusante da bacia hidrográfica, frente aos diferentes padrões de solicitações hidrológicas. Para auxiliar a calibração do modelo estavam disponíveis dados dos postos telemétricos do Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo - SAISP, curvas-chave e, para melhor representação dos eventos de precipitação observados, pode-se contar com as imagens do radar de Ponte Nova, em complementação às informações da rede de superfície. A comparação dos resultados obtidos no modelo hidrológico mostrou que os efeitos dos parâmetros variáveis (volume, distribuição espacial e temporal) são expressivos na composição dos hidrogramas de projeto. Dos testes realizados, identificaram-se as situações mais e menos críticas para a bacia, em termos de distribuição espacial e temporal e duração da chuva de projeto, além de estabelecer as diferenças no dimensionamento do sistema de drenagem pela adoção de FRA específico. Concluiu-se que, pela metodologia proposta, é possível chegar a vazões máximas de projeto apenas pela simulação de tormentas sintéticas, com diferenças de 10% a 20% das tormentas observadas maximizadas. Há, no entanto, a necessidade de realização de estudos adicionais, tanto para definição dos valores de FRA específicos, quanto de simulação de quantidade maior de padrões críticos observados, para a aplicação prática das indicações desse estudo com maior confiabilidade. / This research aims to discuss the impact of the spatial and temporal variability of heavy rainfall in the river flows in urbanized catchments by the historical rainfall data analysis obtained during critical events. The Tiete River catchment, in its most urbanized portion, is the subject of study of this research. After a review of the subject in the specific literature, design rainfall was developed along with the observed and theoretical patterns, often used in the generation of synthetic storms. The total volume precipitated was associated with the 100 years return period (RP), from the statistical analysis of point rainfall and for the application of areal reduction factors (ARF) observed in the study area and in other regions, which have been used in drainage projects without any validation study; the intention was to demonstrate the importance of the definition of specific ARF, in order to avoid oversizing and optimizing solutions. The design precipitation was applied on rainfall-runoff mathematical model, properly calibrated, so as to obtain the resulting design flow at the downstream boundary of the catchment, facing the different patterns of hydrological solicitations. In order to assist the calibration of the model, available data has been used from telemetric stations of the Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo (São Paulo Flooding Alert System) - SAISP, discharge curves, and for better representation of the observed precipitation events, can be counted on the images taken from the Ponte Nova radar, as a complement to the information from the surface network. The comparison of the results of the hydrological model has shown that the effects of the variable parameters (volume, spatial and temporal distributions) are significant in the composition of the design hydrograph. Out of the performed tests, the most and the least critical situations were identified concerning the catchment in terms of both spatial and temporal distribution as well as the duration of the design storm. Also, the differences in the dimensions of the of the drainage system design were established by the adoption of specific ARF. Thus, it has been concluded, according to the proposed methodology, that it is possible to reach maximum design flow just by simulating synthetic storms, with differences ranging from 10% to 20% of the observed storms maximized. However, there is a need for additional studies, either to set up setting specific values of ARF or to simulate a larger quantity of critical patterns observed, in order to apply the indications of this study with higher reliability.

Este é um trabalho sobre as enchentes e as infraestruturas de drenagem na Região Metropolitana de São Paulo. Ele apresenta sua evolução histórica, na forma determinada pela submissão das diretrizes de drenagem aos interesses específicos no aproveitamento do potencial hidrelétrico das águas, na exploração capitalista do espaço de suas margens e na destinação de recursos de saneamento para a abertura de avenidas de fundo de vale. O trabalho observa que através deste processo a capacidade de escoamento das cheias na rede foi mantida em patamares abaixo do necessário, especialmente para atender vazões decorrentes do padrão de expansão da aglomeração, que resultaram em uma alta taxa de impermeabilização do solo e na paulatina ocupação das várzeas. O trabalho analisa a atuação do Estado e o desenvolvimento de diferentes programas de combate às inundações e planos de obra, focando a elaboração do Plano Diretor de Macrodrenagem, a partir de 1998. Então, é verificada a forma como os planos urbanísticos do município de São Paulo e das subprefeituras responderam às soluções propostas no plano de drenagem e os resultados obtidos até o momento com as obras de macrodrenagem. Conclui que a descontinuidade das soluções, a fragmentação das estâncias de planejamento e a ausência de uma unidade metropolitana de fato impedem que se estabeleçam soluções mais eficazes e, especialmente, que garantam a qualificação do espaço construído, levando em conta não apenas a demanda metropolitana pelo serviço prestado, mas também os aspectos sociais, econômicos e ambientais. / This paper focuses on floods and the drainage infrastructure in São Paulo Metropolitan Area. Firstly, it presents its evolution pointing out how economical interests in generating hydroeletric energy as well as in releasing new urban land prevailed over the initial drainage guidelines. It was also observed that confining streams within roads constrained its capacity to a low level to cope with growing peakflows demanded by the expansion of urban area which has led to increasing impervious surface rate. This was compounded by a gradual, but continuous, occupation of floodplains. State actions to deal with the above issues were analysed. Several flood control programs were developed leading to the 1998 Alto Tietê Watershed Macrodrainage Plan proposals. Then, these are studied in the light of how São Paulo\'s urban plans approached this subject, comparing their proposals with works built so far and the consequent outcomes. It is concluded that three main factors prevented that effective solution could come true: discontinuity of approaches, fragmentation of urban planning boards and lack of an actual metropolitan authority. Indeed, concerning drainage system, before these are overcome, many people still will long for urban improvement regarding social, economical and environmental aspects.

A drenagem urbana é o componente do saneamento básico menos assistido no Brasil em termos de regulação e até mesmo de regulamentação direta pelo Titular. Embora a Lei nº 11.445/2007 tenha estabelecido, expressamente, o manejo de águas pluviais urbanas como um dos quatro pilares do saneamento básico, a estrutura institucional relacionada à prestação e à regulação deste serviço ainda não está consolidada e a normatização existente é parca e dispersa. Na maioria dos casos, não existe órgão regulador para o serviço de drenagem urbana, e sua prestação dá-se diretamente por secretarias de prefeituras municipais, que, não raro, encontram-se defasadas em termos de estrutura, qualificação técnica e recursos financeiros, faltando ainda integração do manejo de águas pluviais urbanas com a gestão de recursos hídricos e dos serviços de abastecimento de água, esgotamento sanitário e resíduos sólidos. Assim, verifica-se que um dos maiores problemas a serem enfrentados no setor de drenagem urbana é a sua estruturação institucional, sendo necessário constituir entidades autônomas de prestação do serviço que o executem de forma planejada, integrada e com sustentabilidade econômico-financeira, bem como prever agências reguladoras para garantir a adequação do mesmo. O presente trabalho teve por objetivo formular propostas para a melhoria do serviço público de manejo de águas pluviais no Brasil com ênfase na questão institucional, a partir da análise dos contextos contemporâneos brasileiro e norte-americano de gestão deste serviço, observada a legislação aplicável e a busca pela autonomia financeira do prestador. Transversalmente, estudou-se o emprego de práticas sustentáveis de drenagem urbana, consideradas na elaboração das propostas Para o desenvolvimento deste trabalho, realizou-se pesquisa bibliográfica complementada por levantamento em campo das agências reguladoras brasileiras atuantes em drenagem urbana e visita técnica à ADASA – Agência Reguladora de Águas, Energia e Saneamento Básico do Distrito Federal. Após o exame detalhado dos contextos de gestão das águas pluviais no Brasil e nos Estados Unidos, concluiu-se que a macroestrutura regulatória deste país pode ser adaptada ao cenário brasileiro, desde que haja redução da escala espacial de atuação das entidades, que em território brasileiro não seriam agências reguladoras, e sim órgãos ambientais do SISNAMA. No que tange à prestação do serviço, constatou-se que o modelo estadunidense de utility (empresa de serviços públicos) tem se revelado eficaz, tanto para institucionalizar a figura do prestador, quanto para proporcionar sustentabilidade econômico-financeira. Outros aspectos da gestão norte-americana com aplicabilidade no Brasil foram identificados, e fizeram-se ainda proposições baseadas em parcas, porém exitosas, experiências nacionais de prestação e regulação sistemáticas. Dentre as propostas realizadas, destaca-se a orientação de que municípios de pequeno porte priorizem a prestação regionalizada do serviço público de drenagem urbana, alternativa esta que não só lhes permitiria elaborar um único Plano de Saneamento Básico, mas também abriria espaço para que o planejamento e a prestação do serviço ocorressem em escala de bacia hidrográfica, que é a ideal para o manejo de águas pluviais urbanas. / Urban drainage is the least assisted component of sanitation in Brazil in terms of regulation and even direct rulemaking by municipalities. Although Law Nº 11445/2007 expressly established the stormwater management as one of the four pillars of basic sanitation, the institutional structure related to the provision and regulation of this service has not yet been consolidated and existing regulations are few and dispersed. In most cases, there is no regulatory body for the urban drainage service, and it is provided directly by secretariats of municipal prefectures, which are often lagged in terms of structure, technical qualification and financial resources; thereto, it lacks integration of stormwater management with the water resources and water supply, sewage and solid waste services management. Thus, it is verified that one of the major problems to be faced in the urban drainage sector is its institutional structuring, and it is necessary to establish autonomous entities to provide this service in a planned, integrated and economically-financially sustainable way, as well as regulatory agencies to ensure its adequacy. The present work had the objective of formulating proposals for the improvement of the public stormwater management service in Brazil with emphasis on the institutional question, based on the analysis of the contemporary Brazilian and North American contexts of stormwater management, observing the applicable legislation and the the financial autonomy of the service’s provider. The use of sustainable urban drainage practices has been studied transversally and then considered in the preparation of the proposals For the development of this work, a bibliographical research was carried out complemented by field survey of the Brazilian regulatory agencies working in urban drainage and technical visit to ADASA - Regulatory Agency of Water, Energy and Basic Sanitation of the Federal District. After a detailed examination of the stormwater management contexts in Brazil and the United States, it was concluded that the regulatory macrostructure of this country can be adapted to the Brazilian scenario, since there is a reduction in the spatial scale of action of the entities, which in Brazilian territory would not be regulatory agencies, but environmental institutions of SISNAMA. Regarding the provision of the service, it was verified that the US utility model has proved to be effective, both to institutionalize the service provider and to afford economic-financial sustainability. Other aspects of US management with applicability in Brazil have been identified, and proposals have been made based on few but successful national experiences of systematic service rendering and regulation. Among the proposals made, it is important to point out that small municipalities should prioritize the regionalised provision of the urban drainage service, which would not only allow them to prepare a single Basic Sanitation Plan, but would also open space so that planning and service provision occur on a river basin scale, which is ideal for stormwater management.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The City Hall of Santa Maria hired the Municipal Plan of Environmental Sanitation of Santa Maria (MPLAENS), in relation to the urban drainage, one of the themes of the Plan. The Ministry of Cities encourages the use of urban drainage practices that include as much approaches with compensatory techniques, as approaches with principle of urban development of low impact. Thus, this research aimed to identify if the (MPLAENS) incorporates proposals focused in the control of drainage in the source and how they are adressed. The study was performed in three steps: initially, it was carried out the analysis of measures of control of the storm water runoff proposed in (MPLAENS), in order to understand in which level were received the precepts of measures of control of the storm water runoff at source (MCS). Afterwards, the feasibility of MCS for the city has been verified, considering the restrictions of each device and the particularities of the urban occupation and the hydrologic group of the soil. To provide subsidy for the future sizing of MCS, it was necessary an intermediate step of determination of hydrologic parameters of sizing, such as, update of the relation intensityduration- frequency (IDF), determination of value of the specific flow of predevelopment (Qpd) and the volume of control (v). Based on definitions of control of the drainage at source, it is possible to affirm that, none of the proposals of MPLAENS for the urban drainage meet the precepts of measures of control at source. From the held observations in this study and the data available, it is possible to state that large extent of the urban perimeter of the city has potential for the use of MCS. The suggestions presented in MPLAENS in relation to drainage consist in the construction of approximately 631 km of drainage networks, besides the construction of approximately 180.000 m³ of anti-DSP deposit, being these distributed within the next twenty years of project of the Plan. For an estimate of deployment of the micro drainage network, the authors of MPLAENS adopted the flow of 6,9 m³.s-1, calculated by the rational method with the use of the following parameters: Runoff coefficient (R) = 0,6; Basin area (B) = 1,5 km²; Time of concentration (tc) = rain duration (t) = 1,63 hours; Time of return (Tr) = 10 years; Intensity of the rain (I) = 27,4 mm.h-1. To obtain the referent value of the intensity of the rain (I), the authors used the Gumbel distribution of the data recorded by Instituto Nacional de Meteorologia (National Institute of Meteorology). The IDF equation updated in this study and the same values of (t) and (Tr) used in MPLAENS, results in a value of (I) = 42,72 mm.h-1 for this intensity, and for the same values of (R) and (B) the result is a flow of 10,69 m³.s-1, value 56 percent higher than the present in MPLAENS. The potential of the municipality for the deployment of MCS became evident through the results of this study, thus, the use of drainage practices in small-scale spread over the whole river basin in order to reproduce or maintain the hydrological conditions of predevelopment presents itself as a positive alternative. / A Prefeitura de Santa Maria contratou o Plano Municipal de Saneamento Ambiental de Santa Maria (PLAMSAB), em relação à drenagem urbana, uma das temáticas do Plano, o Ministério das Cidades estimula a utilização de práticas de drenagem urbana que incluem tanto as abordagens com técnicas compensatórias, quanto as abordagens com princípio do desenvolvimento urbano de baixo impacto. Assim, esta pesquisa teve como objetivo identificar se o (PLAMSAB) incorpora propostas voltadas para o controle do escoamento na fonte e de que forma elas são abordadas, o estudo foi conduzido em 3 etapas. Inicialmente foi realizada a análise das medidas de controle do escoamento pluvial propostas no (PLAMSAB), estudando em que nível são atendidos os preceitos de medidas de controle do escoamento pluvial junto à fonte (MCF). Posteriormente foi verificada a viabilidade das MCF para o município, considerando as restrições de cada dispositivo e as particularidades da ocupação urbana e do grupo hidrológico do solo. Para fornecer subsídio para o dimensionamento futuro das MCF, foi necessário uma etapa intermediaria de determinação de parâmetros hidrológicos de dimensionamento, tais como, atualização da relação intensidade-duração-frequência (IDF), determinação do valor da vazão específica de pré-desenvolvimento (Qpd) e do volume de controle (v). Baseado nas definições de controle da drenagem na fonte, é possível afirmar que nenhuma das propostas do PLAMSAB para a drenagem urbana, atende aos preceitos de medidas de controle na fonte, a partir das observações realizadas neste estudo é possível afirmar, a partir dos dados disponíveis, que grande parte do perímetro urbano do município tem potencial para a utilização de MCF. As propostas apresentadas no PLAMSAB, em relação a drenagem, consistem na construção de aproximadamente 631 km de redes de drenagem, além da construção de aproximadamente 180.000 m³ de depósito anti-DSP, sendo essas distribuídas na cobertura dos 20 anos do horizonte de projeto do Plano. Para a previsão de implantação da rede de microdrenagem, os autores do PLAMSAB adotaram a vazão de 6,9 m³.s-1, calculado mediante o método racional, com a utilização dos seguintes parâmetros: Coeficiente de escoamento (C) = 0,6; Área da bacia (A) = 1,5 km²; Tempo de concentração (tc) = duração da chuva (t) = 1,63 horas; Tempo de retorno (Tr) = 10 anos; Intensidade de chuva (I) = 27,4 mm.h-1, para a obtenção do valor referente à intensidade de chuva (I), os autores utilizaram o ajuste de extremo Gumbel dos dados registrados pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia). Utilizando a equação IDF atualizada neste estudo, e considerando os mesmos valores de (t) e (Tr) utilizados no PLAMSAB, resulta um valor de (I) = 42,72 mm.h-1, para esta intensidade, e para os mesmos valores de (C) e (A), resulta uma vazão de 10,69 m³.s-1, valor 56% maior que a apresentada no PLAMSAB. A potencialidade do município para implantação de MCF ficou evidenciada a partir dos resultados deste estudo, o uso de práticas de drenagem em pequena escala, disseminados por toda a bacia hidrográfica a fim de reproduzir ou manter as condições hidrológicas de pré-desenvolvimento se apresenta como uma alternativa positiva.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAVF.pdf: 3142723 bytes, checksum: d32fec625d6a407ea812f6bfdadc0c46 (MD5) Previous issue date: 2006-02-28 / The main purpose of this work was to identify and to estimate the rainfall derived infiltration and inflow (IADP) into the sewer in a small city and to do an analysis of their influence on this collection system. This work was composed by field measurements on the sewage flowrate output and volume arriving to the Sewage Pumping Plant Station, simultaneously to the collection and measurement of rainfall on the corresponding same urban watershed area of the Borborema, in São Paulo State. The existing methodologies were divided in the follow steps: choosing and characterization of the working field; data collection of the sewage volume and flowrate; collection of the rainfall data; choosing and characterization of the data collected; employment of existing models and methodologies useful to the present available data, in order to derive the underground water infiltration rate and the overflow occurring in the sewage colletion network. The volumetric and percentile IADP were quantified. The constant unitary rate (TUC) was also estimated, by several ways. The results allowed obtaining mathematical formulations to derive the IADP and TUC of the Borborema s sewage network. Such mathematical formulations are suitable to be applied in urban areas of cities of a similar to that of Borborema. It was estimated that the IADP can generate flowrates 2,5 times greater than the sewage flows in dry weather and infiltration rates in the sewage network similar to those adopted for system design. The work allowed to estimate how complex are the infiltration and inflow of stormwater in the sewer network. The methodologies applied were quite simple and may be easily applied in other cities. / O objetivo precípuo desta pesquisa foi identificar e estimar a infiltração e o afluxo devidos da precipitação (IADP) na rede de esgoto sanitário em município de pequeno porte e efetuar uma análise da sua influência no sistema de esgotamento sanitário. Este trabalho foi realizado através da medição em campo de vazão e volume de esgoto sanitário a montante da EEE Estação Elevatória de Esgoto, simultaneamente com a coleta e medição da chuva precipitada na correspondente área urbanizada da bacia hidrográfica da cidade de Borborema/SP. As metodologias empregadas foram divididas nas seguintes fases: escolha e caracterização do local da pesquisa; coleta de dados de vazão e volume dos efluentes de esgotos sanitários e coleta de dados de precipitação de chuva no local do estudo; seleção e caracterização dos dados coletados; aplicação das metodologias e modelagens existentes possíveis de aplicar em função dos dados disponíveis, para a obtenção da taxa de infiltração das águas subterrâneas e da sobrecarga na rede de esgoto sanitário. Quantificou-se o IADP volumétrica e percentualmente. Calculou-se também a taxa unitária constante (TUC), sob diferentes formatos. Os resultados desta pesquisa permitiram a obtenção de equações matemáticas para avaliação da IADP e da TUC do sistema de esgoto da cidade de Borborema que possivelmente poderão ser aplicadas em áreas urbanizadas de outras cidades do mesmo porte. Estimou-se que a IADP pode gerar volumes 2,5 vezes maiores que o volume de esgotos em tempo seco, bem como taxas de infiltração na rede coletora próximas àquelas adotadas para cálculo da rede. O trabalho possibilitou avaliar quão complexos são a infiltração e o afluxo de águas de chuva na rede de esgoto sanitário. Os métodos empregados, tanto de coleta quanto de modelagem, foram muito simples e podem ser aplicados em outras cidades com certa facilidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5728.pdf: 4886967 bytes, checksum: 9a66021bc6eec94037ca58204cb8fb84 (MD5) Previous issue date: 2013-08-23 / Financiadora de Estudos e Projetos / Stormwater flooding in urban centers today is the direct result of ground impermeabilization and the ineffective dimensioning of stormwater drainage systems. In order to control these events, innovative low impact stormwater drainage facilities are used in Brazil, which are efficient in controlling sharp peak flows in urban watersheds without, however, affecting the aesthetic appearance of the landscape in these environments. The purpose of this study is to model and estimate the volume of water infiltrated into the soil where a compensatory stormwater drainage system is inserted, which can contribute to groundwater recharge. Modeling was performed by means of a physical storage method and storage variation in soil using a tensiometer, and in digital form using the Hydrus 2D/3D software package. The monitored drainage system and the digitally designed system consist of a water retention basin, a ditch or filter, and an infiltration trench. Groundwater recharge was estimated based on soil analyses, geophysical investigations, flow measurements, and rainfall data, in addition to data collected during 454 days of continuous monitoring of the system by means of tensiometers installed on-site, rain gauges, and the construction of bimodal soil water retention curves using the filter paper method. The moisture content at different depths, the zero water flow plane, and the volumes moving in the soil matrix were calculated based on the identification of the soil water content and matric potential, the hydraulic conductivity in saturated conditions at the monitored depths, and the soil s characteristic curves. The results of the Soil Water Retention Curves (SWRC) and soil moisture content were negligible starting from a depth of 80cm. However, the groundwater recharge rate estimated by the tensiometer method and by the Hydrus digital model was about 45% of the total volume of rainfall. / Atualmente, eventuais problemas de enchentes e inundações, são causas diretas da impermeabilização de áreas nos centros urbanos e do ineficaz dimensionamento da drenagem pluvial nas cidades. No intuito de se controlar estes eventos, equipamentos de drenagem de baixo impacto são inovadoras no Brasil e eficientes no controle de vazões de pico acentuadas em bacias urbanas, sem sobretudo, renunciar à estética e à paisagem nestes ambientes. Neste trabalho objetivou-se modelar e estimar o volume de água infiltrado no solo, onde um sistema de drenagem pluvial compensatória está inserido, que é capaz de contribuir com a recarga freática. A modelagem foi realizada por meio do método de armazenamento e variação da armazenagem no solo com utilização de tensiômetro e de forma digital utilizando-se do software Hydrus 2D/3D. O sistema de drenagem monitorado e o diagramado digitalmente são constituídos de uma bacia de retenção de água, uma vala ou filtro gramado e uma trincheira de infiltração. Na tentativa de estimar a recarga freática realizaram-se, conjuntamente, análises de solo, investigações geofísicas, medidas de vazão, coleta de dados de chuva, além do monitoramento contínuo em 454 dias do sistema através da instalação de tensiômetros no local, pluviógrafos, além da construção de curvas bimodais de retenção de água nos solos por meio do método do papel filtro. A partir da identificação dos potenciais mátricos do solo, da condutividade hidráulica em condições saturadas para as profundidades monitoradas e da obtenção das curvas características do solo, foi possível calcular o teor de umidade em diferentes profundidades, identificar o plano de fluxo zero e calcular os volumes em movimento na matriz do solo. Os resultados obtidos pela verificação das Curvas de Retenção de Água no Solo (CRAs) e umidades de campo foram pouco expressivos a partir de 80cm de profundidade, entretanto, a recarga estimada obtida pelo método dos tensiômetros e pelo modelo digital Hydrus ficou em torno de um valor médio de 45% do volume total precipitado.

[pt] A pesquisa analisou o material concreto permeável visando a sua aplicação como revestimento de pavimentos permeáveis para atenuação de cheias urbanas. Desta maneira, diversas misturas foram estudadas experimentalmente, objetivando determinar suas características hidráulicas e mecânicas. Com base nos resultados experimentais e no uso pretendido em calçadas, foi definida a mistura mais adequada. A fim de analisar o impacto desta solução no escoamento superficial, foi escolhida a bacia hidrográfica do Rio dos Macacos localizada no Bairro Jardim Botânico no Rio de Janeiro a qual apresenta problemas recorrentes de inundação. Em função das características da bacia e em critérios mecânicos e hidráulicos do pavimento permeável de concreto, foram escolhidas as áreas para a sua aplicação e opavimento foi dimensionado. A bacia estudada foi modelada com auxílio dosoftware Storm Water Management Model para os cenários antes e após a aplicação dos pavimentos permeáveis de concreto em calçadas. Por fim, foi estimado o custo direto da solução proposta. Os resultados do estudo experimental do concreto permeável demonstraram que o material possui permeabilidade e resistências mecânicas adequadas para aplicação em calçadas. Os resultados do modelo computacional, obtidos através da comparação de hidrogramas de cheia, evidenciaram satisfatório amortecimento. A análise de custo demonstrou que a solução é economicamente viável. / [en] New techniques of urban drainage have emerged in order to mitigate the negative effects of urbanization. Initially, in the United States in 1970 denominated Best Management Practices (BMPs) and then in United Kingdom in 1980 as Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS). The goal of these techniques is to reproduce the natural hydrological cycle, mitigating flood peaks and reducing diffuse pollution through infiltration, retention and transport devices such as green roofs, percolation trenches and pervious pavements. (Canholi, 2014). Unlike traditional pavements, pervious pavements allow the infiltration of rainwater on the surface. The infiltrated water is stored temporarily before use, infiltration into the soil, or downstream controlled discharge. According to Field et al (1982) and Mullaney and Lucke (2013), all types of pervious pavement share the same objectives, which are: to allow the infiltration of water on its surface; reduce the increase in the rate and volume of runoff; and improve degradation of water quality resulting from urbanization and land use change. Depending on the soil permeability, they still have the advantage of allowing the recharge of the aquifers.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-27T14:11:10Z No. of bitstreams: 1 DissAHS.pdf: 2312692 bytes, checksum: c2ebb789fa7e739eba3f96c03b8c245a (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-03T19:41:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissAHS.pdf: 2312692 bytes, checksum: c2ebb789fa7e739eba3f96c03b8c245a (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-03T19:42:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissAHS.pdf: 2312692 bytes, checksum: c2ebb789fa7e739eba3f96c03b8c245a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-03T19:50:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAHS.pdf: 2312692 bytes, checksum: c2ebb789fa7e739eba3f96c03b8c245a (MD5) Previous issue date: 2015-04-10 / Não recebi financiamento / The study conducted examined the sediment removal behavior for a lawn channel built full-scale, 100 m in length, slope of 2% and wide base of 0.7 m in the Federal University of São Car them, San Carlos - SP. For this analysis, we simulated runoff for three volumes of downloads 5; 7; 10 m³, represented each with their respective hydrograph and blade height by passing the flood wave. These flows were mixed with the particulate material produced from the local ground of the campus area, sieved to smaller than 75 micron, which is used for varying the initial concentration for tests. The experimental data were fit to a model first order decay, Meira optimum slug flow in through non-linear regression using decay kinetic parameters (k d) and equilibrium concentration (C *). Fractions removed and the mathematical adjustment were evaluated and executed for each single event along the length of the lawn channel monitored in 26 positions. The peak of the hydrograph was investigated in the range of 11 ± 2 L / s and time base (tb) determined at the unloading point on the channel varied from 15, 25 and 35 minutes. The transit time in the channel (tT) was approximately 10.5 ± 2.5 m, corresponding to 0.14 ± speed 0,02 m / s. The maximum efficiency of particulate matter removing over the lawn channel length ranged from 47 to 81% in 20-90 m positions. Whereas all concentrations of investigates, it was found that for 15 minutes tB, the average maximum efficiencies were on the order of 64 ± 3% to ± 26 position of 31 m. TB to 25 minutes the average maximum were of the order of 73 ± 3% to 59 ± 24 m positions. Finally, for 35 minutes tB the average maximum efficiencies were obtained in the range of 65 ± 3% in the 73 ± 15 m positions. The ratio tb / tT correlated 0.98 with the position of maximum efficiency. The maximum removal positions are related to the decay constant (Kd). It was found that 70% of the values of the decay constant (Kd) is between 0.005 and 0.015 s-1, and to disregard the hydrograph represented by tB 15 minutes, 90% of the data is contained in it Halftone 0.005 Kd ≤ ≤ 0.015 s-1 and 85% in the range 0.007 ≤ 0.012 ≤ Kd s-1. It was identified direct and proportional relation of the equilibrium concentration (C *) and initial concentration (Co). / O estudo desenvolvido analisou o comportamento de remoção de sedimento para um canal gramado construído em escala real, 100m de extensão, declividade de 2% e largura de base de 0,7m, localizado na Universidade Federal de São Carlos, São Carlos - SP. Para tal análise, foram simulados escoamentos superficiais para três volumes de descarregamentos: 5; 7; 10m³, representados cada um com seu respectivo hidrograma e altura de lâmina pela passagem da onda de cheia. Estes escoamentos foram misturados com o material particulado produzido a partir do solo local da região do campus, peneirado para dimensões menores que 75μm, o qual foi utilizado para variação da concentração inicial para os ensaios realizados. Os dados experimentais foram ajustados a um modelo de decaimento de primeira ordem, em escoamento ideal pistonado por meio de regressão não linear, usando os parâmetros cinéticos de decaimento (kd) e de concentração de equilíbrio (C*). As frações removidas e o ajuste matemático foram avaliados e realizados para cada evento isolado, ao longo do comprimento do canal gramado e monitorados em 26 posições. O pico dos hidrogramas investigados foi da ordem de 11±2L/s, e o tempo de base (tB) determinado no ponto de descarregamento no canal variou de 15, 25 e 35 minutos. O tempo de trânsito no canal (tT) foi da ordem de 10,5±2,5 minutos, correspondente à velocidade de 0,14±0,02m/s. A eficiência máxima de remoção de material particulado ao longo do comprimento do canal gramado variou de 47 a 81% em posições de 20 a 90m. Considerando todas as concentrações investigadas, verificou-se que para tB de 15 minutos, a média das máximas eficiências foram da ordem de 64±3% para posição de 31±26m. Para tB de 25 minutos a média das máximas foram da ordem de 73±3% para posições de 59±24m. Finalmente, para tB de 35 minutos a média das máximas eficiências obtidas foram da ordem de 65±3% nas posições de 73±15m. O quociente tB/tT apresentaram correlação de 0,98 com a posição de máxima eficiência. As posições de máxima remoção estão relacionadas à constante de decaimento (kd). Verificou-se que 70% dos valores da constante de decaimento (kd) estão entre 0,005 e 0,015 s-1, sendo que ao desconsiderar o hidrograma representado por tB de 15 minutos, 90% dos dados estão contidos no intervalo 0,005 ≤ kd ≤ 0,015s-1 e 85% no intervalo 0,007 ≤ kd ≤ 0,012s-1. Foi identificada relação direta e proporcional da concentração de equilíbrio (C*) e concentrações iniciais (Co).

The rapid urban growth in many Brazilian cities in the twentieth century occurred without the proper planning and infrastructure. In these cities, floods cause great material and human losses every year. Therefore, the authorities and community must propose and implement flood control measures after detailed studies of the characteristics of the watershed . Thus, hydrological simulations of the stream Jataí watershed located in Uberlândia/MG, was performed using the software ABC - Complex Watershed Analysis, from the University of São Paulo considering the return period of 100 years for the project rain. This watershed has an area of 15.99 km² and was discretized by sub-basins considering the land use and occupation at the current urbanization and critical scenario (fully urbanized and occupied basin). The damping reservoir existent in the study area were considered in the simulations and it was proposed the implementation of a parallel damping reservoir near to the watershed output. The sub-basins 02 and 08 simulated alone at the critical scenario provided the highest maximum flow rates of 193.17 and 162.78 m³/s respectively. Furthermore, the damping reservoirs 02 and 05 showed the largest decreases of input hydrogram peak flow with maximum reductions of 86.3 and 76.6% respectively at the current urbanization scenario. The implementation of the proposed parallel damping reservoir allowed the reduction of peak flows at the basin outlet of 26.8% from 211.65 to 154.87 m³/s in the current scenario and 22.3% reduction from 262.28 to 203, 86 m³/s at the critical urbanization scenario. Based on these results, it is possible to conclude that the damping reservoirs are very important to control runoff and it is necessary and urgent to implement new flood control measures in the Jataí stream watershed to reduce the inconvenience caused by heavy intensity rains. / O rápido crescimento urbano de muitas cidades brasileiras no século XX ocorreu sem o planejamento e infraestrutura adequados. Nessas cidades, as enchentes causam grandes prejuízos materiais e humanos todos os anos. Diante disso, é dever das autoridades e comunidade propor e implementar medidas de controle de enchentes após estudos detalhados das características da bacia hidrográfica. Neste sentido, foram realizadas simulações hidrológicas da microbacia hidrográfica do córrego Jataí, em Uberlândia/MG, com a utilização do software ABC Análise de Bacias Complexas da Universidade de São Paulo, considerando o período de retorno de 100 anos para a chuva de projeto. Esta microbacia possui área de 15,99 km² e foi discretizada por sub-bacias considerando o uso e ocupação do solo nos cenários de urbanização atual e crítico (bacia plenamente urbanizada e ocupada). Nas simulações foram considerados os reservatórios de amortecimento existentes na área de estudo, além de se propor a implantação de um reservatório de amortecimento paralelo próximo ao exutório da microbacia. As sub-bacias 02 e 08 simuladas isoladamente no cenário crítico forneceram as maiores vazões máximas de 193,17 e 162,78 m³/s respectivamente. Além disso, os reservatórios de amortecimento 02 e 05 apresentaram as maiores reduções das vazões de pico do hidrograma de entrada com reduções máximas de 86,3 e 76,6% no cenário atual respectivamente. A proposta de implantação do reservatório de amortecimento paralelo permitiu a redução das vazões de pico no exutório em 26,8% de 211,65 para 154,87 m³/s no cenário atual e em 22,3% de 262,28 para 203,86 m³/s no cenário crítico. Diante dos resultados obtidos, conclui-se que os reservatórios de amortecimento têm função importante no controle do escoamento superficial, sendo necessária e urgente a implantação de novas medidas de controle de enchentes na microbacia do córrego Jataí para reduzir os transtornos causados por chuvas intensas. / Mestre em Engenharia Civil

A drenagem urbana é o componente do saneamento básico menos assistido no Brasil em termos de regulação e até mesmo de regulamentação direta pelo Titular. Embora a Lei nº 11.445/2007 tenha estabelecido, expressamente, o manejo de águas pluviais urbanas como um dos quatro pilares do saneamento básico, a estrutura institucional relacionada à prestação e à regulação deste serviço ainda não está consolidada e a normatização existente é parca e dispersa. Na maioria dos casos, não existe órgão regulador para o serviço de drenagem urbana, e sua prestação dá-se diretamente por secretarias de prefeituras municipais, que, não raro, encontram-se defasadas em termos de estrutura, qualificação técnica e recursos financeiros, faltando ainda integração do manejo de águas pluviais urbanas com a gestão de recursos hídricos e dos serviços de abastecimento de água, esgotamento sanitário e resíduos sólidos. Assim, verifica-se que um dos maiores problemas a serem enfrentados no setor de drenagem urbana é a sua estruturação institucional, sendo necessário constituir entidades autônomas de prestação do serviço que o executem de forma planejada, integrada e com sustentabilidade econômico-financeira, bem como prever agências reguladoras para garantir a adequação do mesmo. O presente trabalho teve por objetivo formular propostas para a melhoria do serviço público de manejo de águas pluviais no Brasil com ênfase na questão institucional, a partir da análise dos contextos contemporâneos brasileiro e norte-americano de gestão deste serviço, observada a legislação aplicável e a busca pela autonomia financeira do prestador. Transversalmente, estudou-se o emprego de práticas sustentáveis de drenagem urbana, consideradas na elaboração das propostas Para o desenvolvimento deste trabalho, realizou-se pesquisa bibliográfica complementada por levantamento em campo das agências reguladoras brasileiras atuantes em drenagem urbana e visita técnica à ADASA – Agência Reguladora de Águas, Energia e Saneamento Básico do Distrito Federal. Após o exame detalhado dos contextos de gestão das águas pluviais no Brasil e nos Estados Unidos, concluiu-se que a macroestrutura regulatória deste país pode ser adaptada ao cenário brasileiro, desde que haja redução da escala espacial de atuação das entidades, que em território brasileiro não seriam agências reguladoras, e sim órgãos ambientais do SISNAMA. No que tange à prestação do serviço, constatou-se que o modelo estadunidense de utility (empresa de serviços públicos) tem se revelado eficaz, tanto para institucionalizar a figura do prestador, quanto para proporcionar sustentabilidade econômico-financeira. Outros aspectos da gestão norte-americana com aplicabilidade no Brasil foram identificados, e fizeram-se ainda proposições baseadas em parcas, porém exitosas, experiências nacionais de prestação e regulação sistemáticas. Dentre as propostas realizadas, destaca-se a orientação de que municípios de pequeno porte priorizem a prestação regionalizada do serviço público de drenagem urbana, alternativa esta que não só lhes permitiria elaborar um único Plano de Saneamento Básico, mas também abriria espaço para que o planejamento e a prestação do serviço ocorressem em escala de bacia hidrográfica, que é a ideal para o manejo de águas pluviais urbanas. / Urban drainage is the least assisted component of sanitation in Brazil in terms of regulation and even direct rulemaking by municipalities. Although Law Nº 11445/2007 expressly established the stormwater management as one of the four pillars of basic sanitation, the institutional structure related to the provision and regulation of this service has not yet been consolidated and existing regulations are few and dispersed. In most cases, there is no regulatory body for the urban drainage service, and it is provided directly by secretariats of municipal prefectures, which are often lagged in terms of structure, technical qualification and financial resources; thereto, it lacks integration of stormwater management with the water resources and water supply, sewage and solid waste services management. Thus, it is verified that one of the major problems to be faced in the urban drainage sector is its institutional structuring, and it is necessary to establish autonomous entities to provide this service in a planned, integrated and economically-financially sustainable way, as well as regulatory agencies to ensure its adequacy. The present work had the objective of formulating proposals for the improvement of the public stormwater management service in Brazil with emphasis on the institutional question, based on the analysis of the contemporary Brazilian and North American contexts of stormwater management, observing the applicable legislation and the the financial autonomy of the service’s provider. The use of sustainable urban drainage practices has been studied transversally and then considered in the preparation of the proposals For the development of this work, a bibliographical research was carried out complemented by field survey of the Brazilian regulatory agencies working in urban drainage and technical visit to ADASA - Regulatory Agency of Water, Energy and Basic Sanitation of the Federal District. After a detailed examination of the stormwater management contexts in Brazil and the United States, it was concluded that the regulatory macrostructure of this country can be adapted to the Brazilian scenario, since there is a reduction in the spatial scale of action of the entities, which in Brazilian territory would not be regulatory agencies, but environmental institutions of SISNAMA. Regarding the provision of the service, it was verified that the US utility model has proved to be effective, both to institutionalize the service provider and to afford economic-financial sustainability. Other aspects of US management with applicability in Brazil have been identified, and proposals have been made based on few but successful national experiences of systematic service rendering and regulation. Among the proposals made, it is important to point out that small municipalities should prioritize the regionalised provision of the urban drainage service, which would not only allow them to prepare a single Basic Sanitation Plan, but would also open space so that planning and service provision occur on a river basin scale, which is ideal for stormwater management.