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PROJETO BÁSICO INTEGRADO DE MICRO DRENAGEM, MACRO DRENAGEM E CONTROLE DE EROSÃO MARINHA


MUNICÍPIO DE GUARATUBA

MEMORIAL TÉCNICO

OUTUBRO / 2007


ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO GERAL

2. CARTOGRAFIA

3. LEVANTAMENTO CADASTRAL

4. ESTUDO HIDROLÓGICO

5. PROJETO HIDRÁULICO

6. MICRO DRENAGEM

7. MACRO DRENAGEM

8. CONTROLE DA EROSÃO MARINHA

9. ORÇAMENTOS

10. ESPECIFICAÇÕES
ANEXO I – PLANILHAS DE DIMENSIONAMENTO
ANEXO II – PLANILHAS DE ORÇAMENTOS

1. INTRODUÇÃO GERAL
O litoral do Estado do Paraná possui uma extensão de aproximadamente 90 km, dos quais, 50 km são constituídos de praias. Guaratuba contribui com aproximadamente 12 km de praias, que são freqüentadas por um grande número de pessoas durante o verão, chegando a atingir uma população de 700.000 pessoas durante épocas de veraneio.
População Residente

Município

População Ano 2000

População estimada Ano 2005

Área

(km2)

Guaratuba

27.257

33.058

1.326

As principais atividades econômicas que podem ser citadas são o turismo, a pesca artesanal, a agricultura, a pecuária e a indústria, principalmente da construção civil.

O acesso ao Litoral Paranaense é realizado pelas rodovias BR-376; PR-412; BR-277 e PR-407 ou PR-508.

Por diversos fatores, o planejamento urbano inadequado e as dificuldades técnicas e financeiras na implantação da infra-estrutura urbana necessária, trouxeram problemas graves e crônicos que atingem a área urbanizada do município: (1) O primeiro problema é a da contaminação marinha e costeira por esgoto e lixo, cujas conseqüências ambientais e sociais são sentidas de forma instantânea. Além disso, a descarga sedimentar dos rios e canais, proveniente do desmatamento e do mau uso do solo, contribui para o aumento da contaminação das áreas costeiras.



O IAP – Instituto Ambiental do Paraná efetua periodicamente a análise da balneabilidade e indica a presença de coliformes fecais em vários pontos das praias de Guaratuba. O risco de contaminação é maior nos rios e canais e nos trechos de praia próximos a estes canais. O Córrego cuja foz se faz na praia central, é o principal ponto de contaminação de Guaratuba. A análise indica também um aumento significativo nos índices de contaminação após chuvas intensas.

Como dinâmica do processo de contaminação pode-se citar que a chuva causa o transbordamento de esgoto acumulado em fossas e valetas no período de estiagem, contribuindo com a contaminação da água. Verifica-se também que diversas fossas foram construídas de forma inadequada, adaptadas somente ao número de moradores da casa e desconsiderando os visitantes recebidos durante a temporada.

Nos dias de chuva e maré meteorológica, o aumento da sobrelevação do oceano, empurra de volta os rios, os canais e as fossas, fazendo seu conteúdo extravasar e, depois, seguir para o mar. A chuva também lava ruas, calçadas, telhados, levando fezes de animais e outros contaminantes.

Assim, rios, canais, galerias e fossas contribuem para a diminuição da qualidade das águas que a população se utiliza para o banho. Uma vez no mar e nas praias, os coliformes fecais, fungos, vírus e outros causadores de doenças entram em contato com os banhistas, causando risco de vários tipos de doenças, entre elas estão, infecções no nariz e ouvido, gastrointerites, hepatite do tipo A, febre tifóide, cólera e doenças de pele.

(2) O segundo problema, que se associa ao primeiro, se traduz pela ocorrência de inundações e alagamentos, devido ao sistema de drenagem inadequado às condições locais: os canais sub-dimensionados, a falta de micro-drenagem nas ruas, e as ligações clandestinas de esgoto sanitário no sistema deficiente de drenagem, que transporta a água de chuva para o mar, define o cenário que este projeto objetiva combater.

Desta forma, a solução adequada da drenagem urbana, com o sistema de canais bem dimensionados, associados com a micro drenagem das ruas, e a implantação da rede coletora de esgotos, com adequado tratamento, é a solução buscada.

(3) O terceiro problema, cuja solução deve ser associada aos dois primeiros descritos, se traduz pela ocorrência de erosão marinha em alguns pontos do litoral.


Nos últimos 50 anos a erosão marinha tem sido observada nas praias de Santa Catarina e Paraná. As praias da região parecem ser alimentadas pelos diversos cursos d´água que desembocam nas praias e pelas baías existentes. Muitos desses cursos d´água vêm sofrendo alterações, retificações, etc, alterando a disponibilidade de sedimentos. Assim temos observado processo erosivo em Navegantes, Piçarras, Barra Velha, Itapoá, Guaratuba e Matinhos. Parte da solução do problema deverá ser resolvida com alimentação artificial das praias, como mostrado no projeto “Detalhamento e Modelagem das Obras Complementares, Referentes aos Estudos e Projetos da Recuperação da Praia Brava, Central, e Balneário Flamingo e Riviera na Orla do Município de Matinhos e Prainha na Orla do Município de Guaratuba - Litoral do Estado do Paraná” desenvolvido pela SUDERHSA. Adicionalmente, no mesmo estudo são propostas soluções complementares, como regularização das embocaduras com espigões de enrocamento, assim como construção de estruturas tipo “headlands” com objetivo de criar unidades mais estáveis.

O estudo desenvolvido neste projeto, integrando as soluções dos problemas de drenagem, de erosão marinha e da qualidade das águas, possibilita a definição das obras prioritárias, as metas de médio e longo prazo, que são as diretrizes e premissas deste projeto para recuperar e preservar o meio-ambiente costeiro.

O cumprimento das metas estabelecidas neste projeto, será conseguido através uma combinação de esforços que passam pela aplicação adequada de recursos financeiros na implantação do sistema de macro e micro drenagem, direcionando as águas pluviais para pontos específicos de deságüe ao mar e a respectiva proteção da praia, através de obras específicas.

Um dos principais problemas na implantação das diretrizes preconizadas nos projetos e Planos Diretores de Drenagem, é a falta de fidelidade das administrações municipais à estas diretrizes. Este fato deve-se ao alto custo de implantação, à urgência na solução dos problemas e a falta de amparo legal ao técnico da administração municipal que deverá aprovar a obra. Para assegurar a implantação destas diretrizes, o Plano de Drenagem deverá ser transformado em Lei Municipal que responsabilize o não cumpridor do Plano, e que dê a base legal ao técnico responsável, aliviando a pressão de interesses imediatistas que levam à execução de obras sub-dimensionadas.

É importante ainda mencionar que a planície costeira paranaense caracteriza-se por possuir cotas muito baixas, cerca de 2 a 5 metros na região dos balneários, e existem os cordões litorâneos que criam áreas onde há dificuldade de drenagem. Em algumas situações, a cerca de 1 quilômetro da praia temos cotas da ordem de 2 a 2,5 metros. Essas cotas são em relação ao nível médio do mar. Se imaginarmos uma maré alta de sizígia, o nível do mar sobe cerca de 0,95 m em relação ao nível médio. Adicionando um efeito meteorológico (uma forte ressaca por exemplo) este nível poderia ser acrescido de 1 metro ou mais, atingindo no total mais de 2 metros. Isso significa que o nível do mar fica com o nível muito próximo do nível das ruas e calçadas. Imaginando uma forte chuva acontecendo no mesmo momento, o sistema de drenagem não funcionará. Assim, é preciso que se tenha a real noção de que as sugestões deste Plano Diretor promoverão um melhor funcionamento do sistema de drenagem do litoral, mas em algumas situações enchentes deverão ocorrer.

2. CARTOGRAFIA

A base cartográfica empregada no desenvolvimento dos trabalhos foi fornecida pela SUDERHSA e se constitui na restituição aerofotogramétrica / levantamento plani-altimétrico cadastral da área, na escala 1:2000, 1:5.000 E 1:10.000, com vôo de 1997, executada pela empresa ESTEIO S/A .

A base cartográfica utilizada é suficiente para gerar as informações exigidas por este projeto básico, sem comprometer os resultados conseguidos. Por ocasião do detalhamento do projeto executivo, principalmente dos canais de macro drenagem, sugerimos a execução de topografia específica.

3. LEVANTAMENTO CADASTRAL
Para o desenvolvimento do projeto, a SUDERHSA forneceu parte do cadastramento das obras mais significativas existentes, como pontes, pontilhões e galerias celulares de maior porte. Estas obras, quando em seções suficientes, deverão ser mantidas.

Para a micro-drenagem em ruas já pavimentadas, pela inexistência do cadastro na Prefeitura Municipal, e pela falta de poços de visita, para execução do cadastro, optou-se em considerar a área atendida satisfatoriamente pela drenagem, após consulta a população do entorno quanto à existência de inundações e/ou alagamentos.

Nas ruas ainda não atendidas por pavimentação, levantou-se o as galerias existentes, onde constatou-se que a grande maioria está sub-dimensionada e não atende a concepção do presente projeto que especifica canaletas e canais.

4. ESTUDO HIDROLÓGICO
Nesta seção apresenta-se o estudo hidrológico elaborado de acordo com as orientações e diretrizes da Suderhsa. Para o cálculo das vazões que contribuem para os canais de macro drenagem e para a rede de micro drenagem, utilizou-se o método Racional, uma vez que para o presente caso, onde as bacias contribuintes são pequenas (menores que 5 km2), a maioria das bibliografias existentes recomendam a utilização deste método, que consiste no emprego da seguinte fórmula:
Q = £ . C . i . A Onde:
Q = vazão do projeto ( m3/s )

£ = coeficiente de distribuição da precipitação (considerar igual a 1, pois as bacias de contribuição são relativamente pequenas, podendo ser desprezado o efeito de dispersão das chuvas ).

C = coeficiente de escoamento superficial;

i = intensidade de precipitação pluviométrica ( l / s . ha );

A = área da bacia contribuinte ( ha ).
Coeficiente de escoamento superficial
Para a determinação do coeficiente de escoamento superficial, considerou-se valores determinados para cada tipo de cobertura do terreno, sendo adotadas os seguintes valores principais:

C = 0,25 para áreas não pavimentadas.

C = 0,90 para áreas pavimentadas ou cobertas.

Para simplificação do cálculo, foi determinado um coeficiente médio, representando as áreas cobertas; as ruas com pavimentação asfáltica, calçadas revestidas, e uma faixa lateral contínua com 10 metros de largura em ambos os lados da rua e, representando as áreas permeáveis; as áreas internas dos quarteirões.



C1 . A1 + C2 . A2

Cm = --------------------------- onde:

At
C1 . A1 = área contribuinte pavimentada

C2 . A2 = área contribuinte não pavimentada

At = área total


Chegando ao valor ponderado que varia de 0,40 a 0,45, para áreas medianamente adensadas. Este valor aparentemente baixo, se justifica pelo terreno arenoso com rápida capacidade de infiltração.
Intensidade de precipitação
Para a determinação da intensidade da precipitação foi utilizada equação de Guaraqueçaba, que é baseada em dados pluviográficos confiáveis e com relativo período de observações, o que possibilita segurança no dimensionamento.

Tempo de Recorrência

O tempo de recorrência é adotado de acordo com a segurança que se quer dar ao sistema, assim, quanto maior estes tempos, maiores serão as intensidades das chuvas de projeto, e conseqüentemente maior a segurança do sistema, o que implica em custo mais elevado das obras.

Desta forma, utilizou-se um tempo de recorrência de 3 anos para a rede de galerias.

Assim, para utilização de dados de chuva em projetos de Engenharia de Drenagem, se faz necessário conhecer a relação entre as quatro características fundamentais da chuva: intensidade, duração, freqüência e distribuição.

A relação entre intensidade, duração e freqüência pode ser representada graficamente ou através de uma equação, que tem como fórmula geral:

i = K . Trm / (t + t0 ) n

onde:

i = intensidade de precipitação máxima (mm/h);



Tr= tempo de recorrência (anos);

t = tempo de duração da chuva ( min );

K, to, m, n = parâmetros determinados para a estação pluviométrica.
A seguir apresentaremos a equação de chuva intensa da cidade de Guaraqueçaba, utilizada neste projeto.

Nas equações de chuvas intensas, entrar com o tempo de recorrência Tr em anos de duração da chuva em minutos, obtendo a intensidade da chuva em mm/h. Para obter o resultado em Litros / segundo x hectare, basta multiplicar a o resultado da fórmula por 2,77.

i = 1.479,78 . Tr 0,172 / ( t + 19 ) 0,802


Tempo de Concentração
O valor da intensidade da precipitação a ser adotada em cada seção dependerá, além do tempo de recorrência, também do tempo de concentração.

O tempo de concentração, numa determinada seção de galerias foi calculado pela seguinte fórmula:

tc = ts + te onde:

tc = tempo de concentração

ts = tempo de escoamento superficial

te = tempo de escoamento nas galerias até a seção considerada.


Para a determinação do tempo de escoamento superficial inicial existem fórmulas, e recomendações para que este tempo fique entre 5 e 20 minutos. A adoção de ts = 10 minutos é considerada satisfatória para o uso no dimensionamento da rede de galerias.
Área contribuinte
O critério de cálculo adotado para a determinação de área contribuinte onde o arruamento é perfeitamente definido, é mostrado na figura a seguir:

Para as demais áreas a divisão das bacias foi traçada considerando o divisor perpendicular às curvas de nível, a partir da seção do estudo.

5. PROJETO HIDRÁULICO
Para o bom funcionamento do sistema de galerias de águas pluviais, composto pela rede de micro drenagem nas ruas e pelos canais de macro drenagem, especificamos os canais e canaletas de concreto com ou sem tampas removíveis, dimensionadas utilizando-se a fórmula de Manning.

V = ( R 2/3 . I 1/2 ) / n onde:
V = velocidade de escoamento em m/s;

R = raio hidráulico da seção de vazão em um;

i = declividade superficial de linha d'água;

n = coeficiente de rugosidade (n=0,014 p/ canais em concreto).


Os canais e canaletas dimensionados atendem as velocidades limites de:

- velocidade mínima: 0,75 m/s (para evitar assoreamento).



  • velocidade máxima: 5 m/s.

Deve-se enfatizar que os trechos finais dos canais de macrodrenagem que sofrem influência de maré não funcionam de acordo com Manning, pois são canais de maré. Para aplicação de modelos que simulem canais de maré, não há elementos adequados e está fora do escopo deste trabalho.


Sarjetas
Para o detalhamento do projeto, o cálculo de verificação de superfície das sarjetas deverá ser desenvolvido para os casos críticos e consiste numa comparação entre a vazão de solicitação, determinada pelo método Racional, e a vazão correspondente à cota máxima de alagamento, definida como sendo aquela a partir da qual poderia ocorrer extravasamento, calculada com base numa fórmula de canal, como a de Izzard, a seguir apresentada:

Q = 0,375 . y 8/3 . z/n . i 1/2 onde:

y = altura da água na sarjeta em centímetros

Z = inverso da declividade transversal do fundo da sarjeta.

n = coeficiente de rugosidade.

i = declividade longitudinal da sarjeta em m/m.

Para o presente estudo, não foi feita a verificação em cada trecho, porém, previu-se a execução de captações, no máximo a cada 40 metros, o que na prática demonstra bons resultados, como forma de simplificar os estudos e a apresentação destes.



Estruturas do Sistema
I. Canaletas

O sistema de micro drenagem proposto, será feito através de canaletas de concreto com tampa removível, localizadas sob o passeio ou meio fio, cujas captações serão feitas diretamente nas canaletas, dispensando a execução das bocas de lobo. A captação do escoamento da sarjeta oposta, ou do outro lado da rua, será feita através de calhas superficiais no pavimento, conduzindo o fluxo até as captações, conforme indica detalhe na prancha 6, do projeto. Alternativamente, a captação poderá ser feita por bocas de lobo, do outro lado da rua, ligadas às canaletas através de tubos de concreto, classe CA 2, com diâmetro de 0,40 metros. A definição dos locais onde utilizar as bocas de lobo ou não, para captação, deverá ser indicada no projeto executivo.

Para efeito de simplificação, o presente projeto especificou as canaletas com paredes laterais até o nível da rua ou passeio, devido a instalação de tampas removíveis para limpeza, porém, pode-se executar trechos alternados de tampas removíveis e fixas. Isto resultará em trechos com seções mais econômicas, pois definirão seções menores de mesma eficiência hidráulica. Esta decisão só poderá ser tomada por ocasião do projeto executivo, visto que deve-se considerar outras interferências, como posteamento, rede de água, telefone e outras.

No caso de se optar por executar as captações do lado oposto da rua com bocas de lobo, estas deverão atender:


II. Bocas de lobo
As bocas-de-lobo deverão ser localizadas nos lados das ruas opostos ao das canaletas, nas partes mais baixas das quadras, a montante das esquinas e, em situações intermediárias com a finalidade de se evitar o escoamento superficial em longas extensões de ruas.

As canalizações de ligação entre bocas-de-lobo e destas às canaletas poderão ser executadas com tubos, com diâmetro de 0,40m Classe CA 2, e declividade mínima de 1.0%. Quando não existir possibilidade dessas ligações serem feitas diretamente nas canaletas, as bocas-de-lobo poderão ser ligadas através de caixas de ligações.

A capacidade de captação da boca-de-lobo é função da inclinação longitudinal da rua, da forma de seção transversal, da depressão ou não junto à boca-de-lobo, das aberturas destinadas à captação, tanto laterais como verticais, da existência de defletores, etc. Na prática, devido às falhas de execução e falta de manutenção adequada, poderá ser adotado um espaçamento entre as bocas de lobo, de maneira que a capacidade de engolimento de cada unidade não ultrapasse de 60 l/s, ou que sejam espaçadas de aproximadamente 40 metros.
III. Caixas de ligação
Nos casos onde a ligação das bocas de lobo no coletor não possa ser feita através dos poços de visita/queda, poderão ser especificadas caixas de ligação.

IV Dissipadores de energia
Os dissipadores de energia deverão ser previstos para reduzir a velocidade das águas a valores suportáveis para as condições existentes a jusante e de acordo com a diferença de cotas entre o lançamento e o fundo do canal receptor. O dissipador a ser especificado para as condições locais, é a saída de bueiro padrão DER, e se necessário devido a diferença de cotas, dissipador em degraus.


6. MICRO DRENAGEM


    1. 6.1 CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS

A metodologia comumente utilizada para a drenagem pluvial urbana é feita através de tubulações em concreto, bocas de lobo, poços de visita e outras estruturas componentes do sistema, porém no litoral e em regiões muito planas, esta metodologia não tem apresentado bons resultados, devido a facilidade no entupimento da rede e alto custo de implantação, face ao pouco rendimento hidráulico das seções circulares. Muitas vezes não se consegue o desentupimento da rede, resultando na necessidade de remanejamento e reconstrução.

Este projeto preconiza a utilização de canaletas ou canais de concreto, moldado no local ou pré-moldado, localizado sob o meio fio ou passeio, ou até mesmo, em situações especiais, no meio da rua. A utilização de canaletas tem como consequência os seguintes fatores a serem considerados:


  • Melhor rendimento hidráulico da seção retangular;

  • Não é necessário o recobrimento mínimo de 1 metro como as tubulações;

  • As tampas das canaletas são removíveis, facilitando a limpeza e o desassoreamento;

  • Apesar de maior custo inicial de implantação, a longo prazo, torna-se mais econômica devido a facilidade de manutenção;

Desta forma, este projeto especifica para rede de micro drenagem, a utilização de canaletas de concreto com tampas removíveis e se necessário as demais estruturas componentes como bocas de lobo, caixas de ligação etc.
6.2 DIMENSIONAMENTO HIDROLÓGICO – HIDRÁULICO.
Utilizando-se dos critérios e parâmetros apresentados nos itens 4.0 e 5.0, e com as orientações e diretrizes da Suderhsa dimensionou-se a rede de micro drenagem, cujas planilhas estão apresentadas adiante.

7. MACRO DRENAGEM
7.1 CONSIDERAÇÕES PRÉVIAS
Durante o desenvolvimento urbano de Guaratuba, não foi dada a atenção adequada para as questões da drenagem urbana. As necessidades de solucionar problemas de inundações, sempre levaram às ações localizadas, muitas vezes sem embasamento técnico adequado, que exige o problema. Nos esforços para se desenvolver o Plano Diretor de Desenvolvimento do Município, verificou-se as questões da drenagem abordadas de forma parcial.

As dimensões da malha urbana do município exigem um planejamento geral do sistema de macro e micro drenagem, sem o que os problemas agudos de inundações vão se tornar crônicos e com soluções de altíssimos custos.

Com exceção da região central, o sistema de macro drenagem se compõe por canais em terra ou valetas de maior porte que vão consumindo a largura da rua, que deveriam ser mais largas, propiciando a implantação do canal no meio da rua, ou seja, caracterizando-se como avenida canal, resultando em menor custo de implantação. Isto não acontece devido a falta de planejamento de longo prazo, que determine os canais de macro drenagem, suas dimensões e todas as diretrizes de implantação.

Considerando o exposto, este projeto especifica canais abertos em concreto, implantados no meio das ruas mais largas, e fechados onde as ruas não apresentem largura para tal.


7.2 DIVISÃO DAS BACIAS HIDROGRÁFICAS
Com objetivo de desenvolver os estudos necessários para o projeto de macro-drenagem, identificou-se os principais rios existentes na área urbana do Município que são:

Rio Buguaçu;

Rio Bacamarte;

Rio da Praia;

Rio Paranatur;

Rio Tenente;

Rio do Meio;

Rio Carvoeiro;


Condicionados pela topografia e pela ocupação urbana, e pela configuração dos canais hoje existentes, estudou-se o sistema macro drenagem, que determinaram as sub bacias de drenagem, e as complementações necessárias para o funcionamento do sistema.

A relação a seguir indica as bacias e canais de macro drenagem resultantes dos estudos efetuados e suas principais características.



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