Silveira, A.L.L., 1998, Hidrologia Urbana no Brasil, in : Braga, B.; Tucci, C.E.M.; Tozzi, M., 1998, Drenagem Urbana, Gerenciamento, Simulao, Controle, ABRH Publicaes n 3, Editora da Universidade, Porto Alegre.

HIDROLOGIA URBANA NO BRASIL

Andr Luiz Lopes da Silveira1

Resumo - este artigo faz uma breve descrio da evoluo da hidrologia urbana no Brasil, tendo como pano de fundo os avanos mundiais. A hidrologia urbana nos pases desenvolvidos consolidou-se em trs etapas sucessivas, a primeira ligada ao movimento higienista, a segunda fase de normatizao dos clculos e a mais recente ao estabelecimento da hidrologia urbana como uma disciplina que visa a abordagem cientfica do ciclo hidrolgico. feita uma anlise dos estudos realizados no Brasil no contexto de cada uma dessas etapas.

Abstract - a brief description of the evolution of urban hydrology in Brazil is introduced, in contrast with its development in the world. The urban hydrology in the developed countries went through three sucessive stages : the first refered to the hygienist movement, the second focused on rule-making for the standard design procedures, and the most recent tries to establish a scientific approach of the hydrologic cycle to the urban hydrology. An analysis of the studies made in Brazil in each of these stages is presented.

Palavras-Chave - hidrologia urbana, drenagem urbana, engenharia sanitria

1 Instituto de Pesquisas Hidrulicas da UFRGS, Caixa Postal 15029, CEP 91501-970, Porto Alegre, RS, SILVEIRA@IF.UFRGS.BR

INTRODUO

A viso exclusivamente mecanicista da circulao das guas e esgotos no espao urbano no mais admissvel no mundo moderno que deseja um saneamento com maior respeito pelo meio ambiente. Este enfoque justamente a base do conceito atual do que se convencionou chamar de Hidrologia Urbana.

Uma anlise de fatos passados revela que a Hidrologia Urbana estruturou-se gradativamente como disciplina cientfica nos pases desenvolvidos da Amrica do Norte e Europa a partir do fim dos anos 60, em decorrncia de uma necessidade crescente de conhecimento e controle das relaes, frequentemente conflitantes, entre a cidade e o ciclo hidrolgico. Isto conduziu a uma reflexo mais profunda sobre as consequncias das aes antrpicas densas (urbanizao) sobre o meio ambiente, particularmente sobre os recursos hdricos.

Desta forma, na tica estabelecida pelos pases desenvolvidos, a Hidrologia Urbana visa hoje em dia conhecer e controlar os efeitos da urbanizao nos diversos componentes do ciclo hidrolgico e para isso ela se prope, normalmente com apoio governamental explcito, a :

realizar pesquisas de carter fundamental sobre efeitos da urbanizao no escoamento de bacias hidrogrficas (quantitativa e qualitativamente) e na circulao atmosfrica, em particular sobre as precipitaes.

realizar pesquisas aplicadas com o objetivo de melhorar ou propor novas solues em relao a obras (equipamentos urbanos) e forma de ocupao do solo de maneira a reduzir os impactos nocivos no prprio meio urbano assim como a jusante da cidade.

A Hidrologia Urbana atual se apia, portanto, em vrias outras disciplinas cientficas bsicas como a fisica (mecnica e termodinmica), a qumica, a biologia, a geologia, e tambm, no seu aspecto aplicado, nos

conhecimentos peculiares das engenharias, do direito, da economia e da sociologia.

EVOLUO DA HIDROLOGIA URBANA

A evoluo para alcanar este estgio avanado de abordagem do saneamento pluvial urbano fruto de numerosas pesquisas realizadas desde meados do sculo XIX. Segundo Desbordes (1987) a fase atual corresponde terceira etapa duma sequncia de evoluo caracterizada por :

1. Conceito higienista 2. Racionalizao e normatizao dos clculos hidrolgicos 3. Abordagem cientfica e ambiental do ciclo hidrolgico urbano

A primeira etapa decorrente do movimento higienista surgido na Europa do sculo XIX, que preconizava como medida de sade pblica a eliminao sistemtica das guas paradas ou empoadas nas cidades assim como dos dejetos domsticos jogados nas vias pblicas. Surge o conceito de evacuao rpida para longe, por meio de canalizao subterrnea, de toda gua circulante na cidade, passvel de ser infectada ou contaminada por dejetos humanos ou animais. Em termos hidrolgicos so estabelecidas as primeiras relaes quantitativas entre precipitao e escoamento para dimensionamento de obras de esgoto.

A segunda etapa mantm o conceito de evacuao rpida mas procura estabelecer melhor o clculo hidrolgico para dimensionamento das obras hidrulicas. J dispondo de melhores instrumentos de medida das grandezas hidrolgicas, a etapa de racionalizao (surgimento do mtodo racional) e da normatizao dos clculos.

A terceira etapa, que estabeleceu a Hidrologia Urbana de hoje, , na sequncia mencionada, uma espcie de revoluo impulsionada por outras revolues iniciadas nos anos 60/70: a conscincia ecolgica e a exploso tecnolgica. Assim, entre outros aspectos, alternativas ao conceito de evacuao rpida puderam ser estabelecidas, a poluio do esgoto pluvial foi reconhecida, e uma crescente presso desenvolveu-se

para que todos esgotos sejam tratados. Um ndice alto de tratamento de esgotos domsticos e industriais ja uma realidade nos pases desenvolvidos e um grande nmero de suas pesquisas tratam do futuro tratamento do esgoto pluvial.

Pelas caractersticas destas etapas no dificil imaginar que a transferncia, para outros pases de menor produo cientfica, de mtodos de clculo e concepes de obras correspondentes s duas primeiras etapas tenha sido mais fcil em relao atual etapa. Pode-se constatar que sendo a pesquisa atual em Hidrologia Urbana mais complexa e custosa, porque multidisciplinar, e fortemente dependente de condies locais, porque ambiental, a aplicao de seus resultados ou mtodos para locais diferentes bem menos aceitvel.

O que foi exposto acima serve para situar o objetivo deste artigo, que uma tentativa de descrever a evoluo da hidrologia urbana brasileira com o intuito de contribuir ao desenvolvimento presente e futuro desta disciplina, hoje cientfica num pas cada vez mais urbanizado. A pretenso maior de contribuir compreenso da situao atual atravs da evoluo histrica passada.

EVOLUO DA HIDROLOGIA URBANA NO BRASIL

Nos anos subsequentes proclamao da Repblica em 1889, e por causa dela, o Brasil viveu um perodo de reformas urbansticas no qual consolidou-se o conceito higienista do saneamento urbano. At as primeiras dcadas deste sculo foi uma fase em que a defasagem em relao Europa era pequena, ao menos quando se comparava o saneamento de grandes e mdias cidades.

Neste incio de sculo a ao de Saturnino de Brito ajudou a consolidar o que ainda hoje costuma-se chamar no Brasil de drenagem urbana ou seja o uso do conceito higienista de evacuao rpida combinado com a rede de esgoto pluvial separada da rede de esgoto domstico (sistema separador absoluto).

Se possvel afirmar que o Brasil acompanhou aproximadamente as duas primeiras etapas do saneamento urbano, por outro lado um pas que no conseguiu ainda passar satisfatoriamente terceira etapa, isto o modo de pensar atual est ainda mais para drenagem urbana que para hidrologia urbana. No dificil ligar este fato falta crnica de investimentos suficientes para pesquisa e construo de obras fisicas. Assim, a situao atual de grande defasagem em relao aos pases desenvolvidos (enquanto a Europa j fala seriamente em purificar os esgotos pluviais, somente 8% dos esgotos domsticos brasileiros so tratados).

A seguir detalha-se as etapas e a atuao do meio tcnico-cientfico brasileiro no esforo de atualizao permanente neste assunto.

Etapa do conceito higienista

O movimento higienista chegou ao Brasil logo aps seu surgimento na Europa como se pode deduzir da implantao das primeiras canalizaes de esgoto em 1864 no Rio de Janeiro (Santos, 1928). Entretanto o higienismo seria aplicado mais decididamente aps a proclamao da Repblica em 1889 (Melo Franco, 1968).

Profundas reformas urbansticas faziam parte dos objetivos do movimento, dominados pela idia de livrar a cidade o mais rpido possvel das guas nocivas, conduzindo-as organizadamente para um corpo dgua receptor. Alargamento de ruas, desmantelamento de cortios ou bairros insalubres, implantao de redes subterrneas de gua potvel e de esgotos pluviais e domsticos eram a essncia do remdio higienista (Souza e Damsio, 1993).

Curiosamente, contra a tendncia europia, o sistema separador absoluto parece ter predominado desde o incio sobre o sistema unitrio. Razes econmicas podem estar por trs desta opo : canalizaes exclusivas para esgoto domstico tm um custo menor do que uma canalizao de sistema unitrio. Desta forma foi-se cristalizando a prtica de construir redes de esgoto pluvial somente aps, quando houvesse recursos.

Estabeleceu-se a ordem de prioridades, ainda hoje praticada na urbanizao de vilas ou favelas, de implantar, umas aps as outras, as redes de gua potvel, de esgoto domstico e esgoto pluvial. Porto Alegre, por exemplo, iniciou sua rede de gua potvel em 1869, a de esgotos em 1907 (Costa Franco, 1992), e a pluvial em 1914 (Weimer, 1993).

No que diz respeito ao clculo de projeto, um dos personagens mais importantes do meio tcnico brasileiro da poca foi Saturnino de Brito, um engenheiro sanitarista, com slidos conhecimentos de engenharia civil, mecnica e hidrulica, cuja atuao serviu para propagar o urbanismo esttico e higienista de Camilo Sitte (Souza e Damsio, 1993). Nos vrios artigos e relatrios tcnicos por ele deixados (OBRAS, 1943) pode-se verificar como se calculavam as vazes de projeto na virada dos sculo XIX para XX.

A maneira de calcul-las no agradava Saturnino de Brito, como se pode constatar na sua apreciao da reviso, em 1896, das obras de drenagem pluvial de Campinas, onde critica a aplicao insensata de mtodos estabelecidos para Paris por Belgrand, sobretudo a adoo, sem maiores critrios, de chuvas de projeto de fraca intensidade, que seriam vlidas apenas para as grandes capitais da Europa. Mais criticvel ainda, segundo seu julgamento, era a prtica corrente de reduzir a um tero as chuvas de projeto para obter o escoamento, visando representar, ao mesmo tempo, as perdas (infiltrao, evaporao, etc.) e o abatimento ocasionado pelo tempo de deslocamento at o exutrio, este ltimo sempre estimado maior que a durao da chuva.

Pode-se deduzir, ento, que a frmula de clculo representativa desta etapa higienista era dada por :

q = 1/3 p (1)

onde q a vazo de pico por unidade de rea e p a chuva de projeto, os dois normalmente expressos em l/(s.ha). A chuva de projeto era na maioria das vezes um valor totalmente arbitrrio porque os pluvigrafos

eram extremamente raros no pas e a pluviometria diria de nada adiantava. No chega a ser muito surpreendente ento que valores de projeto para Paris tenham sido aplicados na poca no Brasil.

Etapa da racionalizao e normatizao

Um marco inicial desta etapa foi estabelecido justamente por Saturnino de Brito que apresenta em 1898 o opsculo Saneamento de Santos, talvez a primeira publicao em portugus que desenvolve um mtodo de clculo original de vazo de projeto para redes pluviais. Baseava-se na frmula :

q = p (2) onde q e p tm a mesma definio da frmula 1 ; um coeficiente de perdas e um coeficiente de abatimento temporal sempre inferior a 1, para levar em conta que o escoamento ocorre num tempo maior que a durao da chuva. A originalidade do mtodo estava no clculo deste segundo coeficiente.

Para estimar o coeficiente , Saturnino de Brito apresenta sete valores correspondentes ao mesmo nmero de tipos de ocupao do solo, dizendo-se basear na experincia de outros autores. Entretanto, ele apresenta para uma argumentao que contesta o uso indiscriminado do coeficiente de Belgrand ( = 1/3), atravs de uma esquematizao da rea drenada. Esta tinha a forma de uma superficie retangular tendo ao meio um coletor principal, paralelo direo mais longa, que recebe a contribuio perpendicular de coletores secundrios dos dois lados. Baseou-se em um conceito que equivale ao do tempo de concentrao, ou seja, no tempo de percurso para a gua escoar numa distncia igual soma de um lado maior e metade de um lado menor. Se a durao da chuva igualava ou superava este tempo de percurso nenhum retardo, isto , nenhum abatimento temporal seria admissvel, o que equivale a dizer = 1. Caso contrrio o abatimento seria dado pela relao entre a

superfcie que pode ser drenada durante o tempo de precipitao e a superficie total da bacia, conforme abaixo :

= v t b / l b = v t/ l (3) onde v a velocidade mdia de escoamento na bacia; t a durao da chuva de projeto, b o duplo comprimento mdio dos coletores secundrios et l o comprimento do coletor principal. Evidentemente este mtodo dependia muito da estimativa de v, normalmente feita com base em conhecimentos prticos e tericos de hidrulica de condutos.

O ponto mais fraco, entretanto, era a definio da chuva de projeto que necessitava de medidas a intervalos curtos de tempo, ou seja precipitaes registradas por pluvigrafos, aparelhos bastante raros na poca. Totais dirios so inteis para clculo da drenagem pluvial urbana, afirmou corretamente Saturnino de Brito, que chegou a sugerir a cronometragem a mo de algumas precipitaes intensas captadas por pluvimetros, em caso de ausncia de pluvigrafos nas proximidades do sistema projetado. interessante notar que na poca a precipitao era uma grandeza ainda pouco estudada no mundo e no se pensava em fixar previamente a durao da chuva de projeto. Tambm o conceito de probabilidade de ocorrncia associada precipitao s se consolidaria muitos anos depois. Desta forma, a precipitao de projeto era aquela de mxima intensidade mdia observada, sem se preocupar em que durao ela foi observada. Pode-se deduzir do trabalho de Saturnino de Brito que ele considerou intensidades mximas de projeto com duraes entre 10 e 60 minutos. Suas chuvas de projeto no tinham portanto perodo de retorno e nem suas duraes tinham alguma relao com o tempo de concentrao da bacia. Na sua obra guas Pluviais de 1905 podemos verificar que ele aplicou o mtodo em mdulos de at 50 ha, a superficie total de projeto sendo da ordem de algumas centenas de hectares. Para cada trecho de canalizaao (entre 500 e 1000 m) ele atribuiu, em funo das declividades, velocidades entre 0,5 e 1 m/s.

A frmula 2 se enquadra naquilo que Chow (1962) chamou de abordagem emprica aps fazer uma sntese de cerca de uma centena de frmulas semelhantes no mundo. Tem-se uma idia da longevidade alcanada por esta frmula pela sugesto de seu uso encontrada no manual de hidrotcnica de Santos (1928). A diferena que este autor apresenta frmulas mais simples para estimar , relacionando este coeficiente diretamente rea de contribuio (frmulas de Burkli, McMatt e Brix), interpretando-o como uma espcie de coeficiente de abatimento espacial da precipitao.

A abordagem racional que considera o tempo de concentrao como durao crtica da chuva de projeto, para reduzir o empirismo, parece ter chegado ao Brasil em meados da dcada de 30, ajudada pela presena de um nmero maior de pluvigrafos em territrio nacional. Passou a ser mais fcil estabelecer relaes entre intensidades de precipitao e duraes. Num manual de engenharia sanitria da poca (Siqueira, 1947) detalhes de aplicao do mtodo apresentados. Note-se que a hiptese bsica do mtodo racional implica = 1 na notao da frmula emprica 2.

Pelo manual de Siqueira (1947) entretanto percebe-se que o conceito de chuva de projeto ligada a uma probablilidade de ocorrncia ou perodo de retorno no era ainda plenamente dominado. Neste manual, por exemplo, indicado apenas o clculo das relaes intensidade-durao. Para cada ano e para cada durao as intensidades mximas mensais so selecionadas e a mdia desses doze valores atribuda ao ano. O valor mximo de todos os anos a intensidade mxima de projeto para a durao em questo. Os diversos pares intensidade-durao assim obtidos so ento plotados em papel logartmico para obteno de uma reta.

A considerao da frequncia de ocorrncia das precipitaes como elemento de projeto na frmula racional parece ter-se consolidado no Brasil dos anos 50. O artigo de Parigot de Souza (1959), uma rara memria de clculo detalhada da poca, e publicada numa revista tcnica de grande difuso, espelha bem a evoluo alcanada. O autor mostra

uma aplicao do mtodo racional americano (Kuichling, 1889) para calcular a vazo de projeto das obras de canalizao do rio Belm em Curitiba. A partir de uma srie pluviogrfica de 31 anos ele calcula uma expresso analtica emprica relacionando a intensidade de precipitao com a durao e o perodo de retorno, uma das primeiras expresses IDF (intensidade-durao-frequncia) a ter sido estabelecida no Brasil.

A frmula racional que comea a ser bastante usada normalmente notada por :

Q = C i A (4)

sendo Q a vazo de projeto no exutrio da bacia, C o coeficiente de escoamento (estimado a partir de tabelas estrangeiras em funo da ocupao do solo), i a intensidade da precipitao de projeto com uma durao igual ao tempo de concentrao, um parmetro tambm considerado constante como o C, e A a rea da bacia. A utilizao da frmula racional necessita portanto de curvas IDF estabelecidas de antemo. Assim, a nica preocupao do calculista, alm da medida de A e da escolha de C, passa a ser a estimativa do tempo de concentrao por uma frmula qualquer.

Desta forma possvel que a popularidade do mtodo racional tenha sido estimulado aps a publicao do estudo Chuvas Intensas no Brasil por Pfafstetter (1957), engenheiro do antigo DNOS, que estabeleceu leis empricas de distribuio de frequncia para diversas duraes de 98 postos pluviogrficos cobrindo todo territrio nacional.

Nos anos 60/70, como decorrncia da ausncia de normas, de manuais tcnicos atualizados e de pesquisas cientficas, pode-se observar, de um lado, usos inadequados do mtodo racional e, de outro, a introduo sem muito critrio de outros mtodos de dimensionamento, principalmente de origem americana. Assim mtodos como o do Soil Conservation Service (Estados Unidos, 1975) e do Colorado Urban Hydrograph Procedure , CHUP, de Wright-McLaughlin Eng. (1969) , tornaram-se familiares sem nenhuma validao em territrio brasileiro. No que diz respeito frmula

racional Porto Alegre um exemplo de uma certa liberdade de aplicao : a avaliao de sua macrodrenagem pelo BRASIL (1968) apresenta, em alguns casos, aplicaes do mtodo racional em bacias com rea de vrias centenas de hectares.

Grigg e Willie (1979), atravs da anlise das leis que orientaram diversos loteamentos em vrias cidades, confirmam que o Brasil chegou s portas dos anos 80 numa situao em que a drenagem urbana era concebida na maioria dos casos sem se basear em nenhuma norma tcnica, o que facilitou a aceitao de projetos de eficcia duvidosa, sem falar numa total desuniformizao de critrios no pas. E muitos problemas foram agravados pelo fato de que tradicionalmente a drenagem urbana de exclusiva responsabilidade do municpio e geralmente h pouca preocupao sobre consequncias jusante de aes locais implementadas montante.

Possivelmente, esta falta de critrios estimulou a realizao do manual de projeto de drenagem urbana do DAEE/CETESB (DRENAGEM, 1980) que rapidamente assumiu na prtica o papel de guia tcnico nacional e, sem exagero, at a funo de norma tcnica nesta rea. No meio acadmico igual importncia teve o livro Engenharia de Drenagem Superficial de Wilken (1978) que apresenta uma descrio detalhada de vrios mtodos concebidos nos pases desenvolvidos. O manual do DAEE/CETESB consolida a preferncia pelo mtodo racional mas indica um limite espacial de aplicao a bacias de at 100 ha. Para superfcies maiores sugerido o emprego de hidrogramas unitrios sintticos, dando como exemplo o mtodo CHUP. O mrito maior deste manual talvez tenha sido o de uniformizar as prticas de clculo hidrolgico para drenagem urbana. Entretanto quando ele ainda recomenda o clssico estudo de Pfafstetter (1957) para definir chuva de projeto fica clara a pouca evoluo havida no pas na aquisio de dados bsicos e na realizao de novos estudos hidrolgicos de abrangncia nacional.

Esta etapa de racionalizao e normatizao no se desenvolveu, portanto, de forma ideal no Brasil, caracterizada que foi pela frequente importao direta de mtodos sem estudos de validao local, o que, sem

dvida, prejudicou o estabelecimento de normas nacionais, assim como ao prprio planejamento que poderia ter alertado para o impacto de certas prticas num pas de intensa urbanizao. Isto impediu o desenvolvimento de uma cultura prpria em drenagem urbana adaptada aos graves problemas ligados a uma urbanizao em grande escala (legal e clandestina) que foi associada ao conceito de evacuao rpida.

Etapa da abordagem cientfica e ambiental

O acelerado ritmo da urbanizao, produzindo muitas cidades com centenas de milhares de habitantes, condicionou o enfoque dado no Brasil caracterizado por uma maior preocupao com a hidrologia urbana de bacias de porte, isto , com aspectos de macrodrenagem. Nos pases desenvolvidos, por exemplo, as pesquisas em hidrologia urbana foram feitas na maioria das vezes em bacias de alguns hectares ou dezenas de hectares com o objetivo principal de conhecer o impacto de certos tipos de urbanizao para fins de planejamento futuro. No Brasil, ao contrrio, os raros estudos desenvolvidos dizem respeito a bacias urbanas de at dezenas de km2 (ou mais), essencialmente para propor correes de uma realidade passada muitas vezes sem controle.

Nos anos 70, com uma disponibilidade maior de computadores, comea a se reproduzir no Brasil a tendncia mundial de simular o ciclo hidrolgico, principalmente a transformao chuva-vazo, por algoritmos matemticos hoje corriqueiramente chamados modelos hidrolgicos. De incio foram objeto de estudo as grandes bacias naturais, para estudos de aproveitamentos hidreltricos ou de cheias, mas as aplicaes em bacias com urbanizao no tardaram. Tendo a hidrologia no pas se desenvolvido basicamente para resolver grandes problemas, em termos espaciais, no se deve surpreender que a hidrologia urbana brasileira tenha herdado esta vocao pelas bacias de porte. Pouca pesquisa se fez no Brasil em hidrologia urbana com bacias de superfcie de um bairro ou menos, e num meio urbano uma bacia com superficie da ordem de alguns km2 j pode ser considerada uma bacia de porte. O estudo experimental de Genz (1994) um raro exemplo.

Foi neste contexto que as primeiras pesquisas em hidrologia urbana aconteceram no sul do pas. Em Curitiba, Pinto e Ramos (1972) adaptaram o hidrograma unitrio de Snyder s condies locais ajustando seus parmetros a partir de dados de chuva e vazo de duas bacias, uma de 15,3 km2 e 40% de impermeabilizao do solo e outra de 2,7 km2 e 60% impermeabilizada. Em Porto Alegre, Luna Caicedo (1974) comparou o desempenho vrios modelos lineares (entre os quais o de Nash) com os dados de uma bacia urbana de 2,7 km2 e 35% impermeabilizada.

A primeira pesquisa de envergadura no pas, exclusivamente voltada para avaliar o impacto da urbanizao sobre a hidrologia, aconteceria somente em 1977 em Porto Alegre, numa iniciativa do Departamento de Esgotos Pluviais da cidade e do Instituto de Pesquisas Hidrulicas da UFRGS. A bacia estudada foi a do arroio Dilvio, com rea de 80 km2, e uma rede de aparelhos que chegou a contar com 14 pluvigrafos e 11 lingrafos (Alvarez e Sanchez, 1979). O Projeto Dilvio, como passou a ser chamado, gerou uma massa de dados considervel, principalmente no perodo 1978/82, com apoio da FINEP aps 1979, terminando pouco depois (Simes Lopes e Sanchez, 1986).

Os dados do Projeto Dilvio permitiram o desenvolvimento no IPH de uma hidrologia urbana calcada na pesquisa de modelos hidrolgicos capazes de simular os processos chuva-vazo considerando o efeito de reas permeveis e impermeveis. Assim foram sintetizados hidrogramas unitrios (HU) com parmetros dependentes da taxa de impermeabilizao (Alvarez e Sanchez, 1980), foi desenvolvido o modelo distribudo IPH III (Mota Jnior, 1982) combinando o modelo chuva-vazo IPH II (Tucci et al.,1981), para sub-bacias, com um algoritmo de onda cinemtica para o canal do Dilvio. O modelo IPH II concentrado e do tipo conceptual, possuindo algoritmos de perdas iniciais, de infiltrao (com a equao de Horton) e algoritmos de propagao superficial e subterrnea por funes de reservatrio linear simples (propagao superficial combinada ainda a um histograma tempo-rea). Simes Lopes e Sanchez (1986) testaram tambm outro

modelo distribudo, o modelo australiano RORB. Campana (1995), por sua vez aplicou ao Dilvio o modelo IPH IV (modelo hidrodinmico acoplado ao IPH II) numa evoluo natural do modelo IPH III. Mais recentemente, Silveira (1996) desenvolveu o primeiro modelo em malha quadrada aplicado ao Dilvio, com explicitao do papel das reas urbanas e suburbanas, com base em dezenas de eventos de chuva-vazo.

Com o acesso a dados de outras bacias urbanas brasileiras, as pesquisas do IPH tambm procuraram estabelecer HUs urbanos, teis para aplicaes visando a macrodrenagem. Neste sentido Simes Lopes e Sanchez (1983) estabeleceram HUs (1 mm, 10 min) com base em dados chuva-vazo de 6 sub-bacias do Dilvio em Porto Alegre (RS), 2 de Joinville (SC) e 1 de So Carlos (SP). Posteriormente, Diaz e Tucci (1989) ampliaram o estudo adicionando os dados das sub-bacias urbanizadas do Tiet da regio metropolitana de So Paulo (SP), totalizando um universo de 19 bacias com reas entre 1,9 e 137 km2 e taxas de impermeabilizao entre 1 e 60%. Os parmetros do HU so funo da rea contribuinte total, taxa de impermeabilizao, comprimento e declividade mdia do curso dgua principal.

Em So Paulo, maior metrpole do Brasil, tambm se formou naturalmente um centro que se interessa bastante s questes da drenagem urbana. Vrias aes de grupos paulistas enquadram-se nesta etapa que procura simular o ciclo hidrolgico urbano. Encontra-se uma explanao de importantes mtodos e modelos americanos em SO PAULO (1978), onde tambm proposto o que podemos considerar como primeiro modelo urbano distribudo em malhas quadradas brasileiro : modelo DRENG. Em cada malha calculada na frao permevel a infiltrao pela equao de Horton (aps perdas por deteno superficial), os fluxos intermalhas estimados com a equao de Manning at atingirem a macrodrenagem onde passam a ser propagados ao exutrio pelo mtodo da onda cinemtica. Uma exemplar aplicao duma variante do modelo original pode ser encontrada em Jesus e Eiger (1983) que simularam a bacia do Meninos (103 km2), na grande So Paulo, representando-a com malhas quadradas de 500 m de lado.

Entretanto, o interesse pela hidrologia urbana de So Paulo foi redobrado em 1983 em funo da repetio de grandes eventos de precipitao que perturbaram bastante a vida da cidade. Na verdade, em So Paulo, os problemas no cabem somente no quadro da hidrologia urbana. A bacia do Alto Tiet teve seu funcionamento profundamente modificado entre os anos 30 e 50 para gerar energia eltrica, com bombeamento do afluente rio Pinheiros, invertendo seu fluxo, para a represa Billings. Mesmo sem o Pinheiros, a bacia do alto Tiet drena uma rea de 3200 km2 dos quais 35% correspondem mancha urbana da metrpole. Justamente na parte mais densamente urbanisada o Tiet foi canalizado dentro do esprito higienista, sem seguir o projeto de Saturnino de Brito de 1925 (SO PAULO, 1983) que propunha a construo de dois reservatrios intermedirios para laminar as cheias naturais.

Este complexo sistema j dispunha no incio dos anos 80 uma rede telemtrica hidrolgica para previso de cheias. A existncia de dados, portanto, facilitou a modelao hidrulico-hidrolgica da macrodrenagem do alto rio Tiet, atravs de um modelo numrico baseado nas equaes de Saint-Venant, baseado no trabalho de Tucci (1978). Braga Jnior (1984) comenta os resultados desta aplicao realizada por DAEE/CTH/USP abordando as causas provveis das inundaes de 1981 e 1982. No foi difcil concluir que a urbanizao era a causa principal e no a barragem Edgard de Souza, suspeita principal da opinio pblica da poca.

A procura de solues para o problema do Tiet conduziu ao desenvolvimento do modelo IPH IV que acopla a soluo numrica das equaes de Saint-Venant ( para os escoamentos em cursos dgua) com o algoritmo do modelo chuva-vazo IPH II (para as contribuies das sub-bacias). A calibrao deste modelo IPH IV, com as cheias de 1981, 1982 e 1983, permitiu a reproduo do comportamento hidrolgico da bacia do alto Tiet, bem dentro do esprito desta etapa de abordagem cientfica (pelo menos quantitativa) do ciclo hidrolgico urbano (Tucci et al, 1989). Entretanto, as solues propostas, envolvendo aprofundamento do leito, no puderam fugir da soluo higienista de evacuao rpida.

Outras cidades brasileiras, com bem menos pontos de medida de chuva e vazo que So Paulo e Porto Alegre tm ou tiveram, tambm foram objeto de estudos hidrolgicos. So Carlos, no estado de So Paulo, um exemplo, onde Machado e Riguetto (1981) aplicaram um modelo distribudo para a bacia do crrego Gregrio (15,6 km2) que detalhava os processos e simulava por onda cinemtica tanto os cursos dgua como as sarjetas e os condutos. Curitiba outro exemplo, tendo sido modelada a bacia do crrego Belm (42 km2) pelo modelo multi-reservatrio de Chow e Kulandaiswamy (1982) por Gomes e Fendrich (1989). A citao de exemplos aqui no evidentemente exaustiva. Mais estudos brasileiros sobre hidrologia urbana esto presentes, por exemplo, em anais de seminrios como os do Seminrio de Enchentes Urbanas (1984).

Com relao qualidade das guas de drenagem pluvial urbana, assunto que faz parte da atual etapa da hidrologia urbana, nota-se no Brasil que um assunto bastante incipiente. Estudos como o de Ide (1984) em Porto Alegre so ainda bastante raros e a ao governamental para estudos e tratamento da poluio das guas de drenagem urbana (rejeitos urbanos em tempo de chuva) praticamente nula. claro que isso encontra explicao no fato de que no seria prioritrio tratar esgotos pluviais quando ainda muito est para ser feito em termos de tratamento de esgotos domsticos. Entretanto, mais cedo ou mais tarde, este ser um assunto a ser levado a srio, pois uma poluio pluvial pode ser equivalente quantitativamente a de esgotos cloacais.

Pelo exposto pode-se concluir que, apesar dos esforos feitos, a etapa de abordagem cientfica e ambiental desenvolveu-se insuficientemente no Brasil, prevalecendo o aspecto quantitativo do escoamento e a grande escala espacial das bacias contribuintes. Isto deveu-se, de um lado, por no ter-se procurado criar mtodos adaptados realidade brasileira (onde favelas convivem com bairros normais em manchas urbanas altamente impermeabilizadas) e, de outro lado, por no ter-se eleito como problema prioritrio as questes ambientais urbanas.

Entretanto, provavelmente em reao estagnao econmica geral dos anos 80, que atingiu tambm a hidrologia urbana, um maior interesse por

essa disciplina tem havido nos ltimos anos, como provam a participao nos Seminrios Nacionais de Drenagem Urbana, realizados desde 1990 pela ABRH. No por coincidncia novas obras tm aparecido sobre o assunto (Tucci et al, 1995).

CONCLUSO

Este artigo no pretendeu ser exaustivo na descrio da evoluo da hidrologia urbana no Brasil. Pretende apenas ser mais um elemento de reflexo sobre um assunto to importante para o saneamento urbano brasileiro.

Ao resgatar algumas passagens da memria cientfica brasileira em drenagem urbana procurou-se avaliar o percurso realizado desde os tempos de Saturnino de Brito at hoje. Nota-se que o Brasil sempre procurou estar atualizado quanto aos avanos nesta rea, entretanto peculiaridades nacionais e as mesmas questes que o distanciam dos pases desenvolvidos fizeram com que houvesse um atraso sistemtico nas etapas de evoluo da hidrologia urbana.

Nas ltimas dcadas, um aspecto nacional importante foi o crescimento vertiginoso das metrpoles nacionais e regionais, ocasionado pelo xodo rural e pela exploso demogrfica. Isto fez com que sempre a capacidade de investimento em obras de saneamento (incluindo a drenagem urbana) fosse inferior expanso das cidades. Naturalmente esta realidade afetou o avano cientfico. A tendncia que predominou foi no sentido de remediar situaes e no de preveni-las.

Assim desenvolveu-se no Brasil uma espcie de prioridade pelos grandes problemas, isto , pelos problemas de macrodrenagem, em detrimento da pesquisa em microdrenagem. Isto atinge modestamente parte dos objetivos a que se prope a Hidrologia Urbana atual, como abordado na introduo deste artigo.

REFERNCIAS

1 ALVAREZ, C., SANCHEZ, J. Effects of urbanization on the hydrology of a suburban basin in Porto Alegre, Brazil. In: HELSINKI SYMPOSIUM, 1980. The influence of man on the hydrological regime with special reference to representative and experimental basins. Dorking: IAHS, 1980, p. 23-28.

2 ALVAREZ, C., SANCHEZ, J. Estudos hidrolgicos da urbanizao da bacia do Arroio Dilvio : relatrio final. Porto Alegre : Instituto de Pesquisas Hidrulicas da UFRGS, 1979. 196 p.

3 BRAGA JNIOR, B. P. F Cheias do rio Tamanduate e sistema Tiet-Pinheiros em So Paulo-SP. In: SEMINRIO SOBRE ENCHENTES URBANAS, 1983, Belo Horizonte. Anais . Belo Horizonte : Centro Tecnolgico de Minas Gerais, 1984. p. 32-37.

4 BRASIL. Departamento Nacional de Obras de Saneamento. Estudo de viabilidade tcnico-econmica das obras de defesa de Porto Alegre, Canoas e So Leopoldo contra as inundaes. Porto Alegre, 1968. 10 v. em 9.

5 CAMPANA, N. A. Impacto da urbanizao nas cheias urbanas, Porto Alegre : UFRGS - Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Recursos Hdricos e Saneamento Ambiental, 1995. 213 f. Tese (Doutorado).

6 CHOW, V. T. Hydraulic determination of waterway areas for the design of drainage structures in small drainage basins, Urbana : University of Illinois Engineering Experiment Station, 1962. (Bulletin 462).

7 CHOW, V. T., KULANDAISWAMY, V. C. The IUH of general hydrologic system model. Journal of Hydraulics Division, New York, v. 108, n. 7, p 830-844, 1982.

8 COSTA FRANCO, S. Porto Alegre : guia histrico. Porto Alegre: Ed. da Universidade, 1992. 448 p.

9 DESBORDES, M. Contribution l'analyse et la modlisation des mecanismes hydrologiques en milieu urbain, Montpellier : Acadmie de Montpellier, 1987. 242 p. Thse.

10 DIAZ, O , TUCCI, C. E. M. Regionalizao de hidrogramas unitrios de bacias urbanas brasileiras. Revista Brasileira de Engenharia. Caderno de Recursos Hdricos, Rio de Janeiro, v. 7, n. 2, p. 19-29, 1989

11 DRENAGEM urbana : manual de projeto. 2. ed. corr. So Paulo : DAEE : CETESB, 1980. 468 p

12 ESTADOS UNIDOS. Departement of Agriculture. Urban Hydrology for Small Watersheds. Washington : Soil Conservation Service, 1975.

13 GENZ, F. Parmetros para previso e controle de cheias urbanas. Porto Alegre : UFRGS - Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Recursos Hdricos e Saneamento Ambiental, 1994. 162 f. Dissertao (Mestrado).

14 GOMES, J., FENDRICH, R. Modelo hidrolgico geral de Ven Te Chow aplicado a bacias urbanas. In : SIMPSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HDRICOS, 8.,1989, Foz do Iguau. Anais. So Paulo : ABRH, 1989. v.1, p 396-407.

15 GRIGG, N. S., WILLIE, S. A. C. Drenagem urbana e controle de enchentes no Brasil. Saneamento, Rio de Janeiro, v.53, n. 1/2, p.40-45, jan/jun. 1979.

16 IDE, C. N. Qualidade da drenagem pluvial urbana. Porto Alegre : UFRGS - Curso de Ps-Graduao em Recursos Hdricos e Saneamento, 1984. 137 f. Dissertao (Mestrado).

17 JESUS, R. M. R., EIGER, S. DRENG V.III - um modelo para simulao de enchentes em bacias de crregos urbanos. In : SIMPSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HDRICOS, 5., 1983, Blumenau. Anais. Florianpolis : ABRH, 1983. v.2, p. 317-340.

18 KUICHLING, E. The relation between the rainfall and the discharge of sewers in populous districts. Transactions of the American Society of Civil Engineers, New York, v.20, p. 1-56, 1889.

19 LUNA CAICEDO, N. Mtodos de sintesis en la hidrologia urbana. Porto Alegre : UFRGS - Curso de Ps-Graduao em Hidrologia Aplicada, 1975. No paginado. Dissertao (Mestrado).

20 MACHADO, E. S., RIGHETTO, A. M. Modelo hidrolgico determinstico para bacias urbanas. In : SIMPSIO BRASILEIRO DE HIDROLOGIA E RECURSOS HDRICOS, 4., 1981, Fortaleza. Anais. So Paulo : ABRH, 1981. v.3, p.561-580.

21 MELO FRANCO, A. A. Histria do povo brasileiro. So Paulo : Jnio Quadros Editores Culturais, 1968.

22 MOTA JNIOR, J. C. Simulao hidrolgica de uma bacia urbana: Arroio Dilvio. Porto Alegre : UFRGS - Curso de Ps-Graduao em Recursos Hdricos e Saneamento, 1982. 177 f. Dissertao (Mestrado).

23 OBRAS Completas de Saturnino de Brito. Rio de Janeiro : Imprensa Nacional, 1943. 23 v.

24 PARIGOT DE SOUZA, P. V. Canalizao do riacho Belm em Curitiba, Sanevia, Rio de Janeiro, n. 21, p 31-55, 1959.

25 PFAFSTETTER, O. Chuvas intensas no Brasil. Rio de Janeiro : Departamento Nacional de Obras de Saneamento, 1957. 419 p.

26 PINTO, N. L. S., RAMOS, F. Observaes sobre o tempo de retardamento em bacias urbanas. In : SIMPSIO BRASILEIRO DE HIDROLOGIA, 2., 1972, Porto Alegre. Anais. Porto Alegre : Instituto de Pesquisas Hidrulicas da UFRGS, 1972. p.31-48

27 SANTOS, L. J. Esgotos. In: . Hydrotechnica. So Paulo: Melhoramentos, 1928. v.4.

28 SO PAULO. Departamento de guas e Energia Eltrica. Hidrologia urbana. So Paulo, 1978. 74 p

29 SO PAULO. Departamento de guas e Energia Eltrica. Modelagem hidrodinmica e estudos operacionais da bacia do

rio Tiet entre as barragens da Penha e Edgard de Souza. So Paulo, 1983. 3 v.

30 SEMINRIO SOBRE ENCHENTES URBANAS, 1983, Belo Horizonte. Anais. Belo Horizonte : Centro Tecnolgico de Minas Gerais, 1984.

31 SILVEIRA, A. L. L. Contribution l'tude hydrologique dun bassin semi-urbanis dans le Brsil subtropical : bassin de lArroio Dilvio Porto Alegre, Montpellier : Universit Montpellier II, 1996. 240 p. Tese (Doutorado).

32 SIMES LOPES, M., SANCHEZ, J. Hidrogramas unitrios de 10 minutos para bacias urbanas do sul do Brasil. In : SIMPSIO BRASILEIRO DE HIDROLOGIA E RECURSOS HDRICOS, 5., 1983, Blumenau. Anais. Florianpolis : ABRH, 1983. v.1, p 605-608.

33 SIMES LOPES, M., SANCHEZ, J. Avaliao do impacto hidrolgico causado pela urbanizao de uma bacia. In : UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Instituto de Pesquisas Hidrulicas. Pesquisa em recursos hdricos : relatrio final. Porto Alegre, 1986. 2 v.

34 SIQUEIRA, A. Engenharia Sanitria. Porto Alegre : Globo, 1947. 35 SOUZA, C. F., DAMASIO, C. P. Os primrdios do urbanismo

moderno : Porto Alegre na administrao Otvio Rocha. In : PANIZZI, W. M., ROVATTI, J. F., ed., Estudos urbanos : Porto Alegre e seu planejamento. Porto Alegre : Editora da Universidade : Prefeitura Municipal de Porto Alegre, 1993. 374 p. p 133-145.

36 TUCCI, C. E. M. Hydraulic and water quality model for a river network. Fort Collins : Colorado State University, 1978. 218 p. Tese (Doutorado).

37 TUCCI, C. E. M., BRAGA, B. P. F., SILVEIRA, A. L. L., Avaliao do impacto da urbanizao nas cheias urbanas. Revista Brasileira

de Engenharia. Caderno de Recursos Hdricos, Rio de Janeiro, v.6, n.1, p 79-104, 1989.

38 TUCCI, C. E. M., PORTO, R. L., BARROS, M. T., org., Drenagem urbana, Porto Alegre : ABRH : Editora da Universidade, 1995, 428 p.

39 TUCCI, C. E. M., SANCHEZ, J., SIMES-LOPES, M. Modelo IPH II para simulao de precipitao-vazo na bacia : alguns resultados. In : SIMPSIO BRASILEIRO DE HIDROLOGIA E RECURSOS HDRICOS, 4., 1981, Fortaleza. Anais. So Paulo : ABRH, 1981. v.2, p. 83-103.

40 WEIMER, G. A capital do positivismo. In : PANIZZI, W. M., ROVATTI, J. F., ed. Estudos urbanos : Porto Alegre e seu planejamento. Porto Alegre : Editora da Universidade : Prefeitura Municipal, 1993. 374 p. p 119-132

41 WILKEN, P. S Engenharia de drenagem superficial. So Paulo : Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, 1978, 478 p.

42 WRIGHT-MCLAUGHLIN ENGINEERS. Urban storm drainage criteria manual. Denver, 1969, v.1