Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-16T20:39:14Z No. of bitstreams: 1 GeorgiaMoreiraGurgel_DISSERT.pdf: 12815990 bytes, checksum: 923ea7cc1d7d815f0404b42cfcd4f2c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-18T23:27:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GeorgiaMoreiraGurgel_DISSERT.pdf: 12815990 bytes, checksum: 923ea7cc1d7d815f0404b42cfcd4f2c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T23:27:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GeorgiaMoreiraGurgel_DISSERT.pdf: 12815990 bytes, checksum: 923ea7cc1d7d815f0404b42cfcd4f2c8 (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / O crescimento desordenado da maioria das cidades brasileiras n?o ?, de forma planejada, acompanhado pelo desenvolvimento da infraestrutura urbana. Com o aumento da impermeabiliza??o do solo, do escoamento superficial e a diminui??o do volume infiltrado, impactos sobre os recursos h?dricos e sobre a popula??o das ?reas afetadas pelo crescimento urbano s?o inevit?veis. Este trabalho tem como objetivo avaliar o uso e ocupa??o do solo de uma bacia e analisar o sistema de drenagem, de forma a controlar os impactos por meio de medidas que integrem o desenvolvimento urbano com a drenagem das ?guas pluviais em uma importante bacia na cidade de Natal/RN. O estudo envolveu a caracteriza??o da bacia XII.4, sobre o uso e ocupa??o do solo, referente aos anos de 2005 e 2014. Com a aplica??o do modelo SWMM foi poss?vel analisar os impactos causados pelo processo de urbaniza??o no sistema de drenagem existente, mostrando que os dois anos analisados encontram- se com suas ?reas muito pr?ximas do estado de satura??o, em termos de porcentagem de ?reas imperme?veis. Apesar da regi?o ainda ser predominantemente residencial unifamiliar, sofre crescente verticaliza??o, principalmente de edif?cios comerciais. Sobre o sistema de drenagem, este se encontra ineficiente para as necessidades da ?rea j? no ano de 2005. O sistema de drenagem tamb?m foi testado para quatro varia??es de uso do solo atrav?s da elabora??o de cen?rios. O cen?rio 1 ? relacionado ao ano de 2014, considerado atual. O cen?rio 2 foi adotada a taxa m?xima de 80% para a ocupa??o do solo, permitida para o munic?pio de Natal. O cen?rio 3 apresenta o estado cr?tico de ocupa??o do solo, estando ? ?rea 100% impermeabilizada. O cen?rio 4 ? aplicado para a exist?ncia de LID( Dispositivo de Baixo Impacto). A an?lise dos cen?rios mostrou que todos indicam defici?ncia em algum ponto do sistema de drenagem em conseq??ncia do alto grau de ocupa??o da ?rea que geram escoamentos superiores a capacidade inicial do sistema. Com o estudo ficou claro que a ado??o de medidas n?o estruturais s?o eficientes na redu??o de alagamentos e no aumento da capacidade do sistema de drenagem. / The uncontrolled growth of most Brazilian cities is not accompanied by the development of urban infrastructure. With increasing soil sealing, runoff and decreased infiltration volume, impacts on water resources and on population of the areas affected by urban growth are inevitable. This study aims to evaluate the use and occupation of a watershed and analyze the drainage system in order to control the impact using tools to integrate urban development with the drainage of rainwater in an important watershed in the Natal City, Rio Grande do Norte State. The study involved the characterization of the basin XII.4 on the land use and occupation, for the years 2005 and 2014. With the application of SWMM model was possible to analyze the impacts caused by the urbanization process in the existing drainage system, showing the two years analyzed have their areas very close to percentage saturation of impervious areas. Although the region is still predominantly single family residential, suffers increasing verticalization of mainly commercial buildings. The drainage system is inefficient for the area's needs by the year 2005. The drainage system was also tested for four variations of land use by developing scenarios. Scenario 1 is related to the year 2014, considered current. Scenario 2 was adopted the maximum rate of 80% for land use, allowed for the Natal City. Scenario 3 gives the critical condition of land use, with the area 100% impervious. Scenario 4 is applied to the existence of LID (Low Impact Device). The scenarios analysis showed that all indicate deficiency at some point of the drainage system as a result of the high degree of occupation of the area that generate higher flows than the initial drainage system capacity. With the study it became clear that the adoption of non-structural tools are effective in reducing flooding and improving the drainage system capacity.

A urbanização descontrolada das cidades brasileiras tem provocado o agravamento das enchentes naturais e a ampliação de sua freqüência, além de criar novos pontos de alagamento localizados. Isto se deve à crescente impermeabilização do solo com aumento do volume pluvial escoado e redução de amortecimento. A concepção de um projeto de macrodrenagem em uma bacia urbana que considere o controle das inundações, como por exemplo, a implementação de reservatórios de amortecimento em áreas sujeitas a alagamentos, constitui-se em uma tarefa complexa e difícil devido ao grande número de alternativas possíveis, considerando todas as variáveis envolvidas, como capacidades hidráulicas existentes e necessárias das redes de drenagem, disponibilidade de áreas para construção de reservatórios, custos de desapropriação destas áreas, existência de sistemas mistos de coleta, uso de reservatórios abertos ou subterrâneos, dentre outras. Desta forma o projetista coloca-se diante de um dilema: qual o conjunto destas alternativas podem ser o mais eficiente? Este estudo promoveu a análise da aplicabilidade e eficiência de um modelo de otimização associado a modelos hidrológico-hidráulicos como instrumentos de suporte à decisão em problemas de drenagem urbana. A ferramenta desenvolvida compôs-se pelo modelo IPHS1 para a simulação hidrológica e hidráulica, pelo algoritmo de evolução SCE-UA para o processo de otimização através da minimização do custo de implantação das soluções e do módulo EXTRAN do modelo SWMM para a verificação hidráulica dos resultados obtidos e análises de riscos superiores. Os resultados mostraram-se bons e o sistema implementado adaptou-se bem às características das duas bacias analisadas: bacia do arroio do Moinho e bacia do arroio da Areia. O sistema forneceu os cenários de custos otimizados de implantação da solução com detenções distribuídas nas bacias e ampliações de redes, em um curto período de tempo e utilizando dados que seriam necessários para qualquer projeto de macrodrenagem deste tipo. Com os resultados compilados, foram obtidas funções de auxílio à tomada de decisão em planos e projetos de drenagem urbana através de curvas ajustadas aos pontos gerados nas bacias estudadas. Foi realizada a análise de sensibilidade e a avaliação das incertezas envolvidas com o modelo hidrológico utilizado com relação ao seu parâmetro principal, o Curve Number. Esta análise mostrou grandes variações nas vazões de saída das bacias e nos custos das obras com pequenas alterações nos valores de CN. Apresenta-se ainda uma análise econômica da aplicação dos valores obtidos de forma extrapolada para todo o município de Porto Alegre.

A construção civil ocupa uma posição muito importante no contexto da degradação ambiental, a qual o Planeta vem assistindo nas últimas décadas, sendo responsável por uma parcela significativa do consumo total de recursos naturais. Além disso, considerando uma análise do ciclo de vida de edifícios, a fase de uso dos mesmos tem tomado crescente importância no impacto total gerado pela edificação. Alterações no ciclo hidrológico e poluição dos meios hídricos são exemplos de importantes impactos gerados pelo uso de edificações. Em meio urbano são co-responsáveis também pelas cheias e inundações, que com freqüência geram importantes perdas humanas e materiais. Soluções técnicas alternativas têm sido desenvolvidas e apresentadas pelo mundo. Porém mostram-se pouco adaptáveis às condições nacionais, entre outros, por causa do aspecto econômico, muito importante em países subdesenvolvidos como o Brasil. Neste sentido, a pesquisa objetiva uma caracterização dos benefícios diretos e indiretos decorrentes da implantação de sistemas de captação e aproveitamento de água da chuva, para utilização não potável, em meio urbano, principalmente sob o aspecto econômico. Para tanto, revisa alguns aspectos relativos à contextualização e à viabilidade técnica destes sistemas, apresentando desde o tema da água no planeta até suas interações mais objetivas, no meio urbano. Um estudo experimental, sobre a edificação denominada Protótipo Alvorada, é desenvolvido em paralelo, a fim de ilustrar e balizar os estudos das variáveis dimensionais do sistema, dos números de chuva, neste caso para Porto Alegre/RS, e também o levantamento dos principais tipos e componentes de sistemas existentes. Os resultados para os benefícios diretos, sobre o aspecto econômico, demonstram em geral que o custo de implantação do sistema é o maior entrave à sua aplicação. Este fato deve-se, em grande parte à disponibilidade do recurso em Porto Alegre, entregue dentro das residências por um baixo custo. O estudo em torno dos benefícios indiretos revelou o potencial do sistema como auxiliar na drenagem urbana. Dependendo ainda de estudos mais aprofundados, o sistema conta com a possibilidade receber subsídio público para sua implantação, gerando economia para o mesmo e maximizando também o benefício direto. / During the past few decades the building industry was becoming increasingly responsible for a large portion of environmental degradation. In addition, considering the life cycle analysis of buildings, the building utilization phase is gaining importance in building environmental impact. Alterations in the water cycle, often resulting in human and economic loses because of urban flooding, is an example where the building utilization phase plays a significant role in environmental degradation. One answer to these problems is alternative technical solutions that are being developed and presented to environmental forums throughout the world; however, most of the alternative solutions are not economically feasible for sub-developed countries like Brazil. The objective of this research is to characterize the direct and indirect benefits provided by residential urban rainwater catchment systems and the implementation for non-potable use in the urban environment for economic gain. Towards this goal, the dissertation reviews some contexts and technical viability concerns about urban water interactions and drainage systems. A study, developed simultaneously with the research, was conducted on the building Protótipo Alvorada to gain an understanding of the variables of system dimensions, rain water distribution and volume. The study also explores existing systems, principal types of systems and components of existing systems. The results of this study have shown that, from an economic standpoint, the cost of system implementation is generally the main barrior to implemention of rainwater catchment systems. One reason that rainwater catchment systems are not economically feasible choice for the city of Porto Alegre is in large part due to the availability of potable water in the city. Water distribution to residences within the city is very inexpensive and widely available. The study about the indirect benefits of rainwater catchment systems has shown the potential of systems to help alleviate urban drainage problems. Despite the necessity for further studies, the feasibility of system implementation here in Porto Alegre/RS counts on the possibility of initial public funding in order to maximize the direct benefits of catchment systems. Installation of rainwater catchment systems would ultimately save money for the municipal government of Porto Alegre.

O uso de incentivos econômicos é uma realidade na busca do desenvolvimento sustentável. No setor da drenagem urbana não é diferente. Para este setor a sustentabilidade é a reprodução do comportamento hidrológico natural de uma área, utilizando técnicas descentralizadas de micro-gestão, representada pelo Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto (Low Impact Development – LID). O objetivo da presente pesquisa foi analisar o uso de incentivos econômicos para a drenagem urbana, de modo a induzir e financiar o planejamento sustentável em desenvolvimento consolidados e novos, em escala de lote urbano, segundo as técnicas do LID. Para tanto, foram desenvolvidas três etapas metodológicas: (i) a aplicação do planejamento sustentável da drenagem urbana em desenvolvimentos consolidados e novos; (ii) o desenvolvimento dos incentivos econômicos; e (iii) a validação dos incentivos econômicos. Para aplicar as etapas metodológicas foram utilizadas três micro-bacias urbanas do município de Porto Alegre/RS com diferenças físicas, sócio-econômicas e quanto aos problemas relacionados à drenagem urbana. O planejamento sustentável foi simulado nos lotes com características médias nas micro-bacias. A partir destas simulações, e das próprias características das micro-bacias, foram estabelecidos os incentivos econômicos. A validação dos incentivos foi realizada por meio da aplicação de questionários aos proprietários dos lotes, utilizando o Método de Valoração Contingente (MVC), para estimar a Disposição a Pagar (DAP) e a Receber (DAR) dos proprietários para resolver os problemas do setor. Os resultados sugerem que utilizar incentivos positivos é a melhor solução (por exemplo, redução de impostos). Com isso, o controle do escoamento pluvial seria efetivamente estimulado, pois os incentivos positivos são os mais aceitos pelos proprietários, e os custos envolvidos neste controle em escala de lote são inferiores aos normalmente obtidos com as técnicas de controle do escoamento pluvial na macrodrenagem. Constatou-se que a existência de problemas e já ter sofrido um prejuízo qualquer são as variáveis com maior correlação direta com o aumento da DAP e DAR. Como conclusão final, acredita-se que um incentivo econômico positivo serviria para um processo de educação ambiental na drenagem urbana com objetivo de formar cidadãos conscientes e atuantes na busca de um ambiente sustentável. / The use of economic incentives is a reality in the pursuit of sustainable development. In the sector of urban drainage is no different. For this sector sustainability is the reproduction of the natural hydrology of an area, using decentralized techniques of micro-management, represented by the Low Impact Development (LID). The objective of this research was to examine the use of economic incentives for urban drainage, in order to induce and fund its sustainable planning of old and new developments in scale urban lot, according to the techniques of LID. For this purpose, we developed three methodological steps: (i) the implementation of sustainable urban drainage planning in old and new developments, (ii) the development of economic incentives, and (iii) the validation of economic incentives. To apply the methodological steps were used three urban micro-basins of the municipality of Porto Alegre / RS with differences physicals, socio-economic and on the problems related to urban drainage. The sustainable planning was simulated in lots with average characteristics in micro-basins. From these simulations and the actual characteristics of micro-basins were established economic incentives. The validation of the incentives was accomplished through the use of questionnaires to the owners of the lots, using the Contingent Valuation Method (CVM) to estimate the Willingness to Pay (WTP) and Receivable (WTR) for owners to resolve those problems. The results suggest that use positive incentives are the best solution (eg, tax cuts). With this control would be effectively encouraged, because the positive incentives are more accepted by the owners, and the costs involved in controlling scale batch are lower than those generally obtained with the control techniques in macrodrainage. It was found that the existence of problems and that they suffered any damage variables are more directly correlated with the increase in DAP and DAR. As a final conclusion it is believed that a positive economic incentive to serve a process of environmental education in urban drainage aiming to educate citizens aware and active in seeking a sustainable environment.

Nos dias atuais todas as grandes metrópoles enfrentam inúmeros problemas devidos, muitas vezes, a um deficiente planejamento urbano onde se inclui certo descaso com a proteção do meio ambiente. Um aspecto importante é a desordenada expansão urbana, que têm crescido com o passar dos anos. Este fator poderá comprometer a saúde do meio ambiente. Mencionase também o descaso da população com os recursos hídricos, o solo e a vegetação. Dentro deste enfoque, o tradicional sistema de drenagem, baseado em um rápido afastamento do excesso pluvial, contribui para um aumento nos volumes escoados e vazões de pico e uma redução no tempo do escoamento, fazendo com que os hidrogramas de cheia sejam mais críticos, aumentando-se, assim, a freqüência e a gravidade das inundações. Pesquisas apontam uma grande relação entre os índices de permeabilidade com a densidade habitacional. Essencialmente, o concreto permeável é um pavimento de concreto estrutural, com um grande volume de vazios interconectados (15 a 35%). Como o concreto convencional, é feito de uma mistura de cimento, agregados graúdos e água. Contendo pouca ou nenhuma areia, resulta em uma estrutura celular porosa que permite que a água passe facilmente. Em países desenvolvidos houve um aumento de interesse na sua utilização, para um controle mais efetivo das águas do escoamento superficial. Dependendo das normas locais e das características do meio, o pavimento e sua sub-base podem ter capacidade suficiente de infiltração para eliminar a necessidade de outras obras de drenagem. O objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de um concreto permeável para utilização em grandes áreas. Pretendeu-se englobar um entendimento de suas propriedades e um desenvolvimento de diversos traços. Para tanto se formularam e caracterizaram diferentes traços de concreto permeável, estudando as dificuldades para fabricação em campo e analisando as possibilidades de aplicação e as possíveis repercussões na drenagem. Os resultados de resistência à compressão foram, em média, de 8 MPa e os de permeabilidade, mais variados, ficaram numa faixa de 100 a 1000l/min./m2. Para um uso eficaz desse concreto, deve-se avaliar a capacidade de percolação do solo abaixo do pavimento. / Nowadays, all major cities often face many problems due to a poor town planning, which also includes certain disregard towards protecting the environment. Another important aspect is the disorderly urban expansion, which has grown over the years. This factor may compromise the health of the environment. It can also be mentioned the population’s neglect with water, soil and vegetation. Within this approach, the traditional drainage system, based on a rapid removal of excess rain, contributes to an increase in drained volume and peak flow and a reduction in the time of the flow, causing the flood hydrographs to be more critical, increasing, thus, the frequency and severity of floods. Research indicates a strong relationship between rates of permeability with the density of housing. Essentially, the concrete is a permeable structural concrete pavement with a large volume of interconnected voids (15 to 35%). As conventional concrete, it is made from a mixture of cement, coarse aggregates and water. Containing little or no sand, it results in a sporous cell structure that allows water to pass easily. In developed countries there has been an increased interest in its use, in order to obtain a more effective control of the runoffs. Depending on local rules and characteristics of the environment, pavement and its sub-base may have enough capacity to eliminate infiltration which excludes the need for other drainage works. The aim of this paper is the development of a permeable concrete to be used in large areas. It aims to encompass an understanding of its properties and development of its various traits. Hence, have been formulated and characterized different traces of permeable concrete, studying the difficulties of manufacturing it in the field and analyzing its possible applications and its possible impact on drainage. The results of compressive strength were on average of 8 MPa and the permeability, more varied, were in the range of 100 to 1000l/min./m2. For an efficient use of this concrete, we should evaluate the ability of soil percolation below the pavement.

Atualmente existe uma forte demanda por planos e projetos de drenagem urbana, em vista do crescimento da urbanização e de novas exigências legais. Tais planos e projetos poderão esbarrar em uma ausência de relações Intensidade-Duração-Frequência (IDF) para a maioria das cidades brasileiras, em vista da inexistência de dados pluviográficos que possibilitem sua construção. Neste trabalho, foram estimadas relações IDF para todas as sedes municipais brasileiras a partir de estimativas de precipitação do satélite TRMM, que faz medições com resolução temporal de 3 horas. As chuvas máximas com durações menores do que 3 horas foram obtidas através de relação entre durações. As curvas IDF geradas foram comparadas com relações IDF clássicas, estabelecidas com dados pluviográficos. Adicionalmente, foram comparadas com um método alternativo clássico de obtenção de relações IDF em locais sem dados pluviográficos, em que os totais pluviométricos diários são desagregados para durações menores. Os resultados mostram que as curvas IDF geradas a partir do TRMM possuem incertezas, porém são uma alternativa tão eficiente quanto a utilização de chuvas desagregadas a partir de dados pluviométricos. / Nowadays, there is a need for urban drainage projects and planning in Brazil, due to continuing urbanization and a new legal framework. Such plans and projects will demand Intensity-Duration-Frequency (IDF) relations, at least for cities larger than 100.000 inhabitants. Such relations, as well as the pluviographic data which is needed to build them, are often unavailable in Brazil. In this research IDF relations were estimated based on 3-hourly TRMM precipitation estimates. They were then compared to standard IDF relations in sites with pluviographic data. In addition, TRMM IDF relations were compared with another alternative technique for places lacking pluviographic data. Results showed that TRMM estimation of the rainfall still has important uncertainties, but are an alternative method for places without rainfall data.

O crescimento urbano desordenado traz diversas implicações na drenagem das bacias urbanas, principalmente no referente à alterações no escoamento pluvial. Para que seja possível a minimização dessas alterações, devem ser consideradas tanto medidas estruturais quanto não estruturais de drenagem urbana, pois, muitas vezes, mesmo com a implementação de medidas não estruturais, como ferramentas de planejamento, os conceitos de urbanização ainda visam à ocupação densificada, não priorizando conceitos sustentáveis para gestão adequada das cidades, o que torna necessário o uso de medidas estruturais compensatórias. A bacia urbana Mãe d’água, localizada na divisa dos municípios de Porto Alegre e Viamão no Rio Grande do Sul, retrata bem esse problema. Além de sua ocupação se dar por populações de baixa renda em áreas de risco de inundação e escorregamento, em uma tentativa de ordenação da região pelo município, o mesmo permite a densificação urbana por meio do estabelecimento de altas taxas de impermeabilização dos lotes. Baseado nesta realidade, levanta-se a seguinte questão: existem soluções de LID (Low Impact Development) compatíveis com a mitigação de impactos hidrológicos em situações de ocupação urbana em consolidação? Para essa busca, foi realizada uma avaliação dos impactos hidrológicos e das características da dinâmica de expansão urbana local. Deste modo, avaliaram-se os efeitos da ocupação urbana no escoamento superficial, estabelecendo medidas de controle viáveis para mitigação de impactos hidrológicos em bacias com alta impermeabilidade. Para isso, foram realizadas simulações de três cenários diferentes de urbanização, sendo eles: o cenário atual, o cenário futuro e o cenário possível. O cenário atual foi representado pelo sistema atual levantado na bacia, sem nenhuma intervenção e com as taxas de permeabilidade atuais. O cenário futuro é representado pela concretização do Plano Diretor atual de Viamão, considerando a taxa de permeabilidade de 10% em toda bacia e sem nenhuma intervenção. Já o cenário possível foi apresentado através da inserção das medidas de LID Swales e pavimento permeável e com as taxas de permeabilidade de lote do cenário futuro. As simulações dos cenários foram realizadas por meio do modelo SWMM (Storm Water Management Model) para chuvas de projeto com tempo de retorno de 2, 5, 10 e 20 anos. Os resultados demonstram que a tendência atual do processo de urbanização na bacia é a redução da densidade habitacional e o acréscimo da área impermeável, aumentando a quantidade de metros quadrados de área impermeável por habitante. Em relação aos cenários, o que se apresentou mais crítico quanto a problemas de drenagem foi o cenário futuro, visto que a impermeabilização do solo é maior e não existem medidas preventivas ou corretivas para mitigação dos impactos hidrológicos. No cenário possível, mesmo com medidas mitigadoras, ainda existem volumes de inundação em alguns pontos, porém as LID’s reduziram o volume escoado na bacia em até 14% para o tempo de retorno de 2 anos. As medidas de LID apresentaram melhor desempenho para chuvas com menores tempos de retorno. O cenário atual foi o que apresentou os menores volumes escoados. A partir dos resultados pode-se observar uma melhor eficiência na redução dos volumes escoados em medidas não estruturais, como a manutenção de taxas de permeabilidade do solo, do que medidas estruturais, como as LID’s avaliadas. Porém as LID’s auxiliam na redução do escoamento superficial, sendo uma alternativa viável para áreas que já estão consolidadas. / The uncontrolled urban growth brings several implications to the drainage of urban basins, mainly in reference to the alterations in the pluvial runoff. To turn possible the minimization of this alteration is necessary to consider both non-structural and structural measures of urban drainage. It is because often, even with implementation of non- structural measures (planning tools), the urbanization concepts still aim the densified occupation of the territory and do not prioritize sustainable concepts to the appropriate management of these cities. Therefore, the use of compensatiry structural measures is necessary many times. The Mãe D’água urban basin, located at the border of Porto Alegre and Viamão municipalities, Rio Grande do Sul state, is an example of this problem. In addition to the poor population living in areas at flood and landslide risk in the basin, the municpal government allows the urban densification through the establishment of high rates of impermeabilization of plots. Based on this fact, the following quest is raised: Do structural solutions of LID (Low Impact Development) compatible with the mitigation of hydrological impacts in urban situations of occupation in consolidation? To answer this question, an assessment of the hydrological impacts and characteristics of the local urban expansion dynamics was performed. Thus, the effects of the urban occupation on the surface runoff were evaluated and feasible control measures to mitigate the hydrological impacts in highly impermeabilized basins were established. For this, were carried out simulations with three different urbanization scenarios: (i) the current scenario; (ii) the future scenario; and (iii) the possible scenario. The current scenario was represented by the current system existent in the basin, without any intervention and current permeability rates. The future scenario is represented by the implementation of the actual Plan Director of Viamão municipality, considering the permeability rate of 10% in the whole basin, and without any intervention. The possible scenario was represented through the insertion of LID measures swales and pervious pavement with the plot permeability rates of the future scenario. The simulations of the scenarios were performed using the SWMM (Storm Water Management Model) for project rainfall with return time of 2, 5, 10 and 20 years. The results demonstrate that the current trend of urbanization in the basin is the reduction of the population density and the increasing of the impermeabilized area, resulting in an increasing of impermeabilized area per inhabitant. In relation to the drainage problems in the basin, the more critical scenario was the future scenario, since the impermeabilization of the soil in this case is higher and there are no preventive or corrective measures to mitigate the hydrological impacts. In the possible scenario, even with implementation of mitigation measures, there are still floods in some places, but the LID measures reduced the runoff volume in the basin in up to 14% for a return period of 2 years. The LID measures demonstrated better performances for rainfalls with shorter return periods. The current scenario was the one with the lower surface runoff volumes. From the results, it is possible to observe that the efficiency in the reduction of the surface runoff volumes is better with non-structural measures, such as land use and occupation management, than with structural measures, such as LID measures evaluated. However, the LID measures can help in the reduction of the surface runoff, being a feasible alternative for areas that are already consolidated.

Os diversos e indesejáveis problemas associados à ocorrência de inundações e de picos rápidos de cheia são comuns nos centros urbanos brasileiros, sendo agravados em decorrência da crescente impermeabilização das superfícies alavancada pelo crescimento das cidades. Uma das alternativas para reduzir esses problemas consiste no uso de pavimentações drenantes, que possibilitem a infiltração e colaborem com o retardo do escoamento das águas pluviais. Dentre as opções disponíveis, vem atraindo atenção, nos últimos anos, o denominado concreto permeável, material fabricado com uma composição granulométrica selecionada (sem agregado miúdo e com partículas de dimensões similares), de forma a gerar uma estrutura de grandes poros conectados, que permite uma rápida percolação de fluidos pelo seu interior, em grandes quantidades. Levando em consideração os diferentes desafios associados à drenagem urbana, as pesquisas no LEME voltaram-se para a investigação de uma nova possibilidade de utilização do concreto permeável, como material componente dos próprios elementos dos sistemas urbanos de drenagem pluvial. Sabe-se que um dos principais problemas de funcionamento desses sistemas consiste na obstaculização de suas entradas por materiais diversos em conjunto com a diminuição da área de passagem de água nas galerias pelo acúmulo de material nas mesmas, gerando entupimento parcial ou total. Nesses casos, o uso de concreto permeável pode viabilizar a passagem de elevados fluxos, ao mesmo tempo em que constitui uma barreira à passagem de detritos e um filtro natural das águas, potencialmente evitando o ingresso de materiais, lixo e partículas sólidas no interior das galerias do sistema de drenagem. Buscando contribuir para a avaliação da ideia, o presente trabalho foi concebido tendo como foco o estudo da utilização do concreto permeável para fabricação de elementos tipo placa, em substituição às grelhas utilizadas atualmente. Para orientar tecnicamente o estudo, tomou-se como referência o Caderno de Encargos do Departamento de Esgotos Pluviais (DEP) da cidade de Porto Alegre, que estabelece as características dessas grelhas. Após um estudo preliminar para ajuste do traço e caracterização básica do concreto permeável, foram moldados seis protótipos de placas com um traço 1:4 (cimento:areia), com dimensões similares às grelhas do DEP, confeccionadas em concreto permeável. As placas foram testadas quanto à capacidade de flexão e à permeabilidade (sendo esses últimos efetuados em corpos de prova extraídos das placas). Para fins de comparação, foi ensaiada, também, uma grelha real fabricada e disponibilizada pelo DEP. Adicionalmente, foram criados, no LEME, dispositivos especiais para simular os efeitos de chuva e de passagem de água, carreando material em suspensão, para avaliar o desempenho em termos de colmatação desses elementos. Os resultados dos ensaios de resistência mecânica e de permeabilidade indicaram que os novos elementos apresentam desempenho superior às grelhas convencionais, indicando que os estudos na direção da produção de elementos drenantes em concreto permeável são promissores e devem ser continuados. Os resultados do teste de colmatação indicam, no entanto, que procedimentos de manutenção e limpeza podem ser necessários se material pulverulento bloquear os poros do concreto permeável. / Many undesirable problems associated with the occurrence of floods and rapid flood peaks are common in Brazilian urban centers and are intensified due to the increase of waterproofing of surfaces caused by the growth of cities. An alternative to mitigate these problems is the use of draining pavements that allow infiltration and collaborate with the delay of storm water runoff. Among the available options, pervious concrete has been attracting attention in recent years. This is a special concrete made with selected particle size distribution (without coarse aggregate and particles of similar dimensions) to generate a structure containing large connected pores, which would allow a fast and large percolation of fluids trough the material. Taking into account the different challenges associated with urban drainage, the research group at LEME has been investigating a new possibility for the use of pervious concrete as a constituent material of urban stormwater drainage systems. It is well known that the major problem that affects this kind of systems is the obstruction of the openings by different materials, in addition to the decrease of water flow in the galleries because of the accumulation of material inside them, causing partial or total loss of flow capacity. The use of pervious concrete can enable the passage of high flow rates, while constituting a barrier to the passage of debris and a natural water filter, preventing the entry of potentially granular material and solid waste particles inside the galleries of the drainage system. Seeking to contribute to the evaluation of this idea, the present work was designed focusing on the study of the use of pervious concrete for the manufacture of plate elements, which could be used to replace the grilles that are currently in use in sewers. In order to guide the study, the requirements of the Rain Sewage Department (Departamento de Esgotos Pluviais - DEP) from Porto Alegre were taken as a reference. After a preliminary study made to adjust and characterize the mix of pervious concrete to be used, six plates prototypes were fabricated using a 1:4 (cement:sand) proportion, with similar dimensions to the DEP grilles. These were then tested to check flexural capacity and permeability (of specimens cored from the plates). Also, using special devices created at LEME, the effects of rain and the passage of water carrying fine material in suspension were simulated, and the performance in terms of clogging of these elements was roughly assessed. For comparison, a conventional grille currently made by DEP was also tested. The results from the mechanical strength and permeability tests indicated that the pervious plates had superior performance when compared to the conventional grilles, indicating that studies toward the production of drainage elements in pervious concrete are promising and should be continued. The results from the clogging test however indicate that cleaning strategies may be necessary on the long run if fine material accumulates in the pores of the pervious concrete.

Este trabalho propõe-se a diagnosticar o comportamento e uso da água na cidade do Crato Ceará, área localizada no semi-árido nordestino. Dois fatores principais são considerados no diagnóstico: (1) a expansão urbana desordenada da referida cidade, ocorrida ao longo do rio Grangeiro, e (2) as ocupações irregulares em vertentes que ocorrem desde o século XVIII. A metodologia utilizada aborda a circulação da água na Cidade em sua totalidade e também individualmente em cada bairro. Visitas ao campo e o levantamento de dados primários por meio de entrevistas fazem parte da metodologia utilizada. A história da evolução urbana dos bairros da cidade do Crato, que nasceu nas margens do rio Granjeiro, possui associação direta à presença da água. O rio Granjeiro corta a Cidade e se manifesta interferindo na vida social urbana, ora como recurso, ora como risco. O levantamento histórico também mostra que a urbanização não planejada provoca a ocupação de áreas marginais aos recursos hídricos, bem como a ocupação de encostas e talvegues naturais. Com relação à utilização da água na Cidade e em seus bairros são mostrados e analisados as características da população, do abastecimento de água potável e o destino dos esgotos. O trabalho de campo evidenciou de forma direta que a cidade do Crato não possui um sistema de esgotamento sanitário que cubra toda a área urbanizada e evite a poluição dos recursos hídricos naturais. O trabalho evidencia ainda a ocorrência de problemas de erosão nas margens do rio Granjeiro e enchentes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work was developed to evaluate the pollutant load of water and litter, transmitted by the net of urban drainage, in two catchments, located at Santa Maria RS. Water quality and litter data were collected and compared between catchments and used to determine how they are affected by variables such as precipitation, land use, physical characteristic of the area and antecedent dry weather period. The cachtment Cancela area is 4,95km², with 56% of urban area; the size of cachtment Alto da Colina is 3,34 km², with 22,3% of urban area. Water quality characteristics were evaluated through the parameters: BOD, total and faecal coliforms, electric conductivity, turbidity, pH, solid suspended and temperature. The litter were appraise through the quantification in weight and volume. The results indicate that the catchment Cancela presented larger diffuse and litter load than the catchment Alto da Colina, showing the degradation process, associate to the characteristics of each studied area, as size and, mainly, to use and occupation of the soil. The two areas present high degradation process due to human activities such as the growth of urbanization, the sewer spilling and release of litter in the receiving bodies. / O desenvolvimento deste trabalho teve como objetivo avaliar a carga poluente da água e de resíduos sólidos, veiculados pela rede de drenagem urbana, em duas bacias hidrográficas, localizadas na cidade de Santa Maria - RS, onde os resultados encontrados foram comparados entre si, obtendo-se um prognóstico quanto aos fatores intervenientes, alterando variáveis como: precipitação, uso e ocupação do solo, características físicas da área e período de tempo seco antecedente ao evento. A bacia hidrográfica Cancela possui área de 4,95km², com 56% da área urbana; a bacia Alto da Colina possui área de 3,34 km², com 22,3% da área urbana. As características de qualidade da água foram avaliadas através dos parâmetros: DBO5, coliformes totais e fecais, condutividade elétrica, turbidez, pH, sólidos suspensos e temperatura. Os resíduos sólidos foram avaliados através da quantificação em peso e volume. Os resultados indicam que a bacia hidrográfica Cancela apresentou carga difusa e de resíduos maior que a bacia hidrográfica Alto da Colina, mostrando o processo de degradação, associado às características de cada área estudada, como tamanho e, principalmente, uso e ocupação do solo. As duas áreas apresentam processo de degradação elevado devido às atividades antrópicas, como o crescimento da urbanização, o despejo de esgoto e lançamento de resíduos sólidos nos corpos receptores.