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Inundações: contexto e estratégias para controle.
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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