Márcio Baptista (UFMG)

INUNDAÇÕES: CONTEXTO E ESTRATÉGIAS PARA

CONTROLE

Márcio Baptista

Departamento de Engenharia Hidráulica e Recursos Hídricos

Escola de Engenharia da UFMG

Seminário Chuvas e Desastres Urbanos

Ouro Preto, 20 de março de 2012

Plano da Apresentação

Inundações: a evolução do problema

Incertezas e desafios e contemporâneos

Estratégias para o controle de inundações

Conclusões

A evolução do problema Idades Antiga e Média

Convivência relativamente “harmoniosa” com as inundações

Lyon, 580 d.C.

Formação da península

após cheia morfológica

Problemas severos de esgotamento sanitário

A evolução do problema Idades Antiga e Média

Grandes epidemias de cólera e tifo na Europa

Teorias Higienistas

Evacuação rápida das águas pluviais e usadas das cidades

Implantação dos sistemas de esgotamento em Hamburgo, Londres, Paris…

Melhoria significativa das condições sanitárias das cidades

A evolução do problema Século XIX

A evolução do problema Séculos XX

Queda da taxa de mortalidade

Intenso crescimento demográfico

A evolução do problema Séculos XX

Concentração em áreas urbanas

A evolução do problema Século XX

Evolução demográfica no mundo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1900 1925 1950 1975 2000 2025

Evolu

ção d

a p

opula

ção u

rbana (

%)

no Brasil

no mundo

previsão

Urbanização

Aumento do

consumo de água

Aumento dos

efluentes

Crescimento da carga orgânica e

do nitrogênio no meio receptor

Crescimento da demanda

de oxigênio

Redução do número de

espécies no meio receptor

Perda das potencialidades

de uso das águas

Crescimento na

concentração de

poluentes nos cursos de

água

Aumento na

freqüência de

inundações

Redução das

vazões de

estiagem

Redução na

recarga de

aqüíferos

Impermeabilização do solo e redução

do tempo de concentração

Crescimento

das vazões de

pico Redução no

leito dos rios

Urbanização

Aumento do

consumo de água

Aumento dos

efluentes

Crescimento da carga orgânica e

do nitrogênio no meio receptor

Crescimento da demanda

de oxigênio

Redução do número de

espécies no meio receptor

Perda das potencialidades

de uso das águas

Crescimento na

concentração de

poluentes nos cursos de

água

Aumento na

freqüência de

inundações

Redução das

vazões de

estiagem

Redução na

recarga de

aqüíferos

Impermeabilização do solo e redução

do tempo de concentração

Crescimento

das vazões de

pico Redução no

leito dos rios

Impactos da urbanização

A evolução do problema

A evolução do problema

Exemplo: Belo Horizonte

1950: 32 %

A evolução do problema

Exemplo: Belo Horizonte

2000: 94 %

A evolução do problema

Crescimento da ocupação de áreas de risco

Aumento da vulnerabilidade

A evolução do problema

União da Vitória - PR

(rio Iguaçú)

Risco = Probabilidade de cheia x Vulnerabilidade da área

Prob.= f(chuvas, impermeabilização...)

Vul = g(população, ocupação de áreas de risco...)

Crescimento, de forma

sinérgica, do Risco

A evolução do problema

Danos anuais com inundações

Milhões de Dólares (1981)

Danos

com

inundaçõ

es

Milh

ões

de

Dóla

res

esc

ala

logarítm

ica

1

10

100

1000

10000

100000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990

Danos decorrentes de inundações nos EUA no período de 1903 a 1981

Prejuízos mundiais com Inundações (US$ Bilhões)

5

31 38

170

223 227

0

50

100

150

200

250

1965-69 1970-74 1975-79 1980-84 1985-89 1990-92

tempo (anos)

Pre

juíz

os (

Bil

hõ

es U

S$)

População mundial atingida por inundações

36,3

78,7

137,1

171,4

295,5

356,2

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1965-69 1970-74 1975-79 1980-84 1985-89 1990-92

tempo (anos)

Nú

mero

de p

esso

as (

mil

hõ

es)

A evolução do problema

Santa Rita do Sapucaí - MG

A evolução do problema

Estimativas de danos em

Minas Gerais – Eventos 2011/2012:

Municípios: R$ 1.073 milhões

Rodovias estaduais: R$ 400 milhões

(Senado Federal, 2012)

(PLANSAB, 2011)

Densificação das áreas urbanas

Incertezas e desafios e contemporâneos

São Paulo

População em moradias

subnormais: 3.340.000 hab.

Área: 136 km²

Ocupação informal em áreas de risco

Incertezas e desafios e contemporâneos

Densificação das áreas urbanas e ocupação de áreas de

risco:

Como lidar com o quadro atual?

Como será sua evolução nos próximos anos?

Desafios e incertezas contemporâneas

Interesse no desenvolvimento de ferramentas

sólidas de planejamento e gestão, além da busca

de soluções tecnológicas adequadas

Densificação das áreas urbanas

Mudanças climáticas?

Incertezas e desafios e contemporâneos

23

Mudanças climáticas?

Estudo na RMBH Dissertação de Gladstone

Alexandre, 2009

• 18 Estações com mais de 50

anos de dados

• Mineração Morro Velho: 149

anos

Mudanças climáticas?

Ausência de tendência estatisticamente significativa no

regime anual de chuvas na RMBH

Mudanças climáticas?

Tendência estatisticamente significativa de decréscimo

de chuvas no trimestre mais chuvoso

Mudanças climáticas?

Tendência estatisticamente significativa de

elevação da Temperatura Média Anual

Quanto seria decorrente do efeito “Ilha Urbana”?

Mudanças climáticas?

Qual é o impacto do aumento da temperatura na freqüência e

na severidade das tempestades?

Interesse na adaptabilidade das estruturas

hidráulicas (“no regret strategy”)

Densificação das áreas urbanas

Mudanças climáticas

Conscientização ambiental – Busca de “sustentabilidade”

Incertezas e desafios e contemporâneos

Papel crescente da água no meio urbano

Incertezas e desafios e contemporâneos

Novas abordagens:

Best Management Practices (BMP) – EUA/Canadá

Techniques Alternatives – França

Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) – Inglaterra

Low Impact Development (LID) – EUA

Water Sensitive Urban Design (WSUD) – Austrália

Desafios e incertezas contemporâneas

Densificação das áreas urbanas e ocupação de áreas de

risco

Não estacionariedade do regime pluvial

Busca da valorização do papel da água em meio urbano

Como conciliar todos estes aspectos com a necessidade

de combate aos danos crescentes decorrentes das

inundações?

Incertezas e desafios e contemporâneos

Recorte Temporal

Prevenção:

Projetos, mapeamento e planejamento urbano…

Previsão:

Sistemas de previsão e alerta…

Gestão e mitigação:

planos de contingenciamento, ações de defesa civil...

Recorte Setorial

Vertente politico-institucional:

Políticas publicas e gestão do risco

Vertente tecnológica:

Modelagem, monitoramento, planejamento, engenharia

Estratégias para o controle de inundações

Vertente politico-institucional

Articulação interinstitucional e políticas publicas, gestão do

risco, planos de contingenciamento, seguros...

Diversas palestras neste evento:

Fabiano Villas Boas, Sonia, Knauer, Mário Cicarelli, Nilo Nascimento,

Álvaro dos Santos....

Estratégias para o controle de inundações

Vertente tecnológica

Utilização plena das ferramentas atualmente disponíveis:

Modelagem hidráulica e hidrológica

Sistemas de monitoramento e sensoriamento remoto

Sistemas de auxílio à decisão

Técnicas de engenharia

Mapeamento de zonas de risco, sistemas de previsão e

alerta, técnicas compensatórias, flood-proofing, intervenções

racionais em cursos de água

Também temas de diversas palestras:

CPRM, IGAM, CEMIG, Priscilla Moura, Romero Gomez...

Estratégias para o controle de inundações

Adoção de lógica de planejamento integrado, com base na

visão de bacia hidrográfica, à luz da realidade construída

Utilização de técnicas de engenharia “sensíveis ao risco”

Adoção de “Técnicas compensatórias”

Substituição de conceitos tradicionais

“Canalização” “Tratamento de vale”

Uso intensivo e articulado do arsenal tecnológico hoje

disponível para subsidiar o planejamento e a gestão de

sistemas de controle de inundações

Características de adaptabilidade e sustentabilidade

Estratégias para o controle de inundações

Curso de água natural:

capaz de desempenhar, por sua própria configuração – leito,

margens e curso – as seguintes funções:

Assegurar o fluxo contínuo das águas e do material hidrotransportado, no sentido longitudinal e transversal

Possibilitar condições naturais de ocupação temporária de áreas inundáveis

Desempenhar funções ecológicas diversas

Tratamento de vale

Curso de água em bacia urbanizada:

Alteração das condições hidrológicas, em termos de

quantidade, qualidade e regime

Alteração das condições de transporte de sedimentos e

material sólido, em termos de quantidade e características

físicas

Alteração de características morfométricas – revestimentos, forma da seção e alinhamento – por intervenção antrópica (canalização, retificação...)

Ruptura do equilíbrio fluvio-morfológico

Tratamento de vale

Restauração:

Estabelecimento de melhores condições para ocorrência dos

processos hidrológicos, geomorfológicos e ecológicos em

um curso de água degradado, com a substituição e/ou

implantação de componentes do sistema natural danificado

(Wohl et al., 2005)

Tratamento de vale

Restauração de cursos de água em áreas urbanas:

Assegurar a possibilidade de conformação de leitos e

margens em sintonia com as condições reinantes na bacia

Garantir a preservação das áreas naturais de inundação,

quando possível

Assegurar a qualidade adequada das águas, de forma a

possibilitar a manutenção da integridade ecológica natural

ou favorecer seu restabelecimento

Possibilitar a integração ao tecido urbano

Tratamento de vale

Objetivos pragmáticos de uma restauração urbana

Reestabelecimento de condições morfológicas típicas e

recomposição ou manutenção de matas ciliares

Uso do solo nas áreas adjacentes

Integração ao ambiente urbano

Elemento paisagístico e equipamento urbano

Controle do risco de inundação

Redução (ou manutenção) do risco em níveis satisfatórios

Capacidade de modulação e acomodação de transientes

Adaptabilidade Hidráulica

Tratamento de vale

Diversidade de soluções:

Espaço disponível

Uso do solo adjacente

Vocação urbanística

Equipamentos

Materiais e revestimentos

Tratamento de vale

Diversidade de soluções:

Espaço disponível

Uso do solo adjacente

Vocação urbanística

Equipamentos

Materiais e revestimentos

Tratamento de vale

Tratamento de vale

Espaço disponível

Tratamento de vale

Espaço disponível

Possibilidade de prevenção contra futuras invasões?

Aplicabilidade estrita do Código Florestal?

Tratamento de vale

Tratamento de vale

Tratamento de vale

Equipamentos urbanos

• urbanos

• comunitários

• de lazer

Tratamento de vale

Tratamento de vale

Adaptabilidade hidráulica

Permitir a modulação do sistema em função do crescimento

urbano e de eventuais mudanças (no regret strategy)

Possibilidade de alterações geométricas na seção

Possibilidade de alterações de revestimento no perímetro

Fator de Condução:

𝐾 = 𝐴5/3𝑛𝑃2/3

Tratamento de vale

Adaptabilidade hidráulica

Auxílio à decisão para a seleção de alternativas de

controle de inundações urbanas

Tese de doutorado de Jussanã Milograna, julho de 2009

Desenvolvimento de uma sistemática de auxílio à decisão

contemplando os aspectos de desempenho e custo

Suporte ao planejamento Controle de Inundações

Aspectos analisados:

Sanitários e de saúde pública

Morfológicos, hidrológicos e ambientais

Sociais

Análise de Desempenho

3 critérios

10 indicadores

Análise de Custos

Danos

Investimento e operação

Suporte ao planejamento Controle de Inundações

Indicadores ligados ao critério “Impactos sobre a população”

População afetada e exposta ao desenvolvimento de enfermidades (IPE)

Proliferação de vetores alados (IPV)

Risco de poluição acidental (IPA)

Criação e reabilitação de espaços de recreação, lazer e equipamentos urbanos (IEL)

Realocação da população (IRP)

Indicadores ligados ao critério “Impactos sobre o meio”

Alteração na morfologia fluvial (IMF)

Alteração potencial na qualidade da água (IQA)

Alteração potencial sobre o volume escoado e recarga de aquífero (IVE)

Indicadores ligados ao critério “Impactos hidrológicos”

Inundação a jusante das intervenções (IIJ)

Erosão ou sedimentação a jusante das intervenções (IEJ)

Suporte ao planejamento Controle de Inundações

Índice de Desempenho

Consulta a especialistas:

Método AHP e Método de Atribuição Direta do Peso

Agregação dos indicadores pelo método TOPSIS

Suporte ao planejamento Controle de Inundações

Índice de Custo

Custos de implantação

Custos de operação e manutenção

Custos dos danos diretos

Danos às edificações e conteúdo - habitacional, comércio e

serviço

Danos à infraestrutura urbana

Suporte ao planejamento Controle de Inundações

Aplicação em Itajubá - MG

4ª Vertente

Controle de Inundações

Quatro configurações:

Situação atual (Cenário A)

Sistema de contenção de cheias (Cenário B)

Implantação de diques de contenção (Cenário D)

Implantação de sistema de previsão e alerta (Cenário S)

Três cenários de proteção: 10, 50 e 100 anos

Suporte ao planejamento Controle de Inundações

Suporte ao planejamento Controle de Inundações

Contenção: melhor solução

Dique: pior solução e menor adaptabilidade

E a combinação de contenção e alerta?

Suporte ao planejamento Controle de Inundações

Suporte à gestão do risco Controle de Inundações

Paris Enchente histórica de 1910

Enchente de 2010

Reservatórios de contenção • Pannecière 1949

• Seine 1966

• Marne 1974

• Aube 1990

• 800 milhões de m3/ano

Previsão e alerta Service de Prévision des Crues Direction

Régionale et Interdépartementale de

l’Environnement et de l’Energie d’Ile-de-France

Suporte à gestão Controle de Inundações

Suporte à gestão do risco Controle de Inundações

Prevenção

Suporte à gestão do risco Controle de Inundações

Conclusões

Importância e atualidade dos problemas de

controle de inundações

Batalha em diversas frentes, com diferentes

abordagens e estratégias

Tecnológica Político-institucional

Abordagem multitécnica, com

múltiplos objetivos

Diversidade de alternativas de projeto em

“Engenharia Sensível ao Risco”

maior complexidade na

concepção e projeto

Possibilidade de desempenho de múltiplas funções,

com caráter dinâmico e adaptativo

Conclusões

Integração das ferramentas hoje disponíveis

l Monitoramento

l Sensoriamento remoto

l Modelagem

l Modularidade e adaptabilidade das técnicas

l Potencialização e sinergia entre as técnicas e estratégias

Conclusões

marcio.baptista@ehr.ufmg.br