Enchentes e inundações. Veja as principais causas e como diminuir o impacto negativo.

ATENÇÃO!   O conteúdo deste post é meramente ilustrativo e emprega uma linguagem de fácil compreenção de leigos e contém dicas importantes de casos que necessitam do trabalho de especialistas como Engenheiros e Geólogos, assim como de casos em que se deve chamar o Corpo de Bombeiros e a Defesa Civil .

AS CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS DO ESCOAMENTO DE UM RIO.

Este estudo contém um conjunto de características comportamentais dos rios para a facilidade de compreensão por parte de pessoas leigas no assunto.

Por que e como acontecem as enchentes e inundações?

Tem como objetivo permitir a participação de leigos, para que toda a população envolvida em situações de enchentes possa contribuir com o fornecimento de testemunhos, de fatos e dados históricos assim como de sugestões para minimizar o impacto das enchentes no cotidiano dos moradores, lojas e indústrias das regiões afetadas.

O estudo do fluxo hidráulico de um rio deve sempre ser enfocado de forma completa, abrangendo todos os fenômenos que interferem, direta ou indiretamente, com o fluxo natural das águas, como o clima, a topografia, as condições geofísicas, as características de uso e ocupação da região e, principalmente, os hábitos e costumes da população ribeirinha.

Na elaboração das soluções devem participar profissionais especialistas de diversas modalidades técnicas como Engenharia Civil, Física, Geologia, Engenharia de Solos, Engenharia Hidráulica de Rios, Meteorologia e Climatologia.

Os rios parecem seres vivos. Apresentam comportamentos próprios de difícil compreensão e são muitos melindrosos e caprichosos.

Existem RIOS NOVOS. Estes são cheios de energia, impetuosos, abrem seu próprio caminho e se alguém colocar uma enorme pedra em seu caminho o rio quebra a pedra e segue em frente. Exemplo disso é o rio Colorado nos EUA, formador do Grand Canyon. Um rio jovem com "apenas" 60 milhões de anos ainda conserva sua energia inicial e continua a escavar o solo duro do Colorado nos EUA.

Por outro lado, existem os RIOS VELHOS. Estes parecem cansados e fazem de tudo para descansar. Abrem meandros caprichados e se alguém abrir um canal para encurtar distâncias, o rio fecha o canal e volta para o seu meandro antigo. 

Como se vê, o rio não é apenas uma quantidade de água que escoa por uma vala. Sendo o rio um organismo vivo, as soluções de engenharia como retificação, alargamento, aprofundamento, construção de canais, galerias, barragens, vertedouros, etc. devem ser elaboradas sob a supervisão de técnicos com muita experiência no assunto.

2 - Bacias, Sub-bacias e Terminologia

Bacias e Sub-bacias. A bacia é uma área geográfica que compreende o rio. Os limites da bacia é formada pela linha divisora de águas conhecida como espigão.

DEFINIÇÕES: Para a perfeita compreensão dos fatores adiante apresentados, se faz necessária a conceituação de determinados termos técnicos.

PLUVIOLOGIA: Ciência que estuda a chuva. Participam físicos, meteorologistas, climatologistas e outros especialistas.

FLUVIOLOGIA: Ciência que estuda o rio. Participam engenheiros, topógrafos e outros especialistas.

INTENSIDADE PLUVIOMÉTRICA: Índice que fornece a quantidade de água que cai em um determinado espaço de tempo. Mede-se em milímetros por hora.

BACIA OU SUB-BACIA: Aquela região delimitada pela linha divisória e que faz com que a água da chuva escorra para esta ou outra bacia.

ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO: Aquele espaço em m² ou km² que dá o tamanho da bacia ou sub-bacia.

MONTANTE: Região localizada acima do local estudado.

JUSANTE: Região localizada abaixo do local estudado.

VAZÃO DO RIO: Quantidade de água que passa por um local em um espaço de tempo. Mede-se em m³/s (metros cúbicos por segundo). 1 m3 equivale a 1.000 litros. Para aumentar a vazão de um rio, deve-se aumentar a velocidade.

DECLIVIDADE: Inclinação do fundo do rio. Quanto maior a declividade maior será a velocidade de escoamento do rio.

SEÇÃO TRANSVERSAL: Área da seção transversal em certo local, medida em m² (metros quadrados).

FORMAS DA SEÇÃO TRANSVERSAL: 

 3 - As Mudanças Climáticas

As sucessivas e contínuas ocupações feitas pelo ser humano, a urbanização, o loteamento e o progresso, afetam o clima da região de forma irreversível.

Ex:

FLORESTA TROPICAL	O sol manda muita energia para a Terra.
Esse tipo de clima favorece a absorvição da energia solar pelas plantas para o seu processo de fotossíntese. Isso significa que bem pouco ou quase nenhum calor é jogado para a atmosfera.
Nessas condições, as chuvas são distribuídas ao longo do ano com razoável uniformidade e são caracterizadas por chuvas de pequena intensidade pluviométrica e de longa duração. Cai bastante água (pois estamos na região do Trópico de Capricórnio) mas é bem distribuída ao longo do ano.

DESERTO DE AREIA   Para não causar transtornos às pessoas, as areias são convenientemente agregadas com cimento. Tudo é areia.	O sol continua mandando muita energia para a Terra.
Como os prédios, telhados, asfalto da rua, quadras de esporte, cobertura de prédios, Shopping Centers, Supermercados, etc. não consomem energia, toda a energia do sol é transformada em calor e este calor é jogado na atmosfera.
Veja como a areia é consolidada e agregada.
As chuvas são concentradas no período quente (verão) e são caracterizadas por chuvas de grande intensidade pluviométrica e curta duração. Continua chovendo a mesma quantidade de água no ano, só que concentrada em determinados dias. Cada vez que aumentamos a "área de areia" (prédios, ruas, supermercados, hipermercados, etc.) concentra ainda mais as chuvas. 4 - Diferença entre Chuva de Verão e Chuva de Inverno Existe uma grande diferença entre Chuva de Verão e Chuva de Inverno. Os fatores que produzem a Chuva de Verão são totalmente diferentes dos fatores que produzem a Chuva de Inverno. CHUVAS DE INVERNO As chuvas de inverno acontecem por condensação da umidade existente no ar. A água dos rios, lagos, folhas, pessoas, etc. sofrem evaporação. As coisas úmidas como roupas lavadas são colocadas para secar. As árvores e a vegetação promovem a evapo-transpiração. Desse modo, é muito grande a quantidade de umidade existente no ar. Toda essa água evaporada vai se acumular na atmosfera aumentando a umidade relativa do ar e formando as nuvens. Mais água se evapora aumentando ainda mais a umidade relativa do ar. Chega um ponto em que a excessiva concentração de umidade provoca a condensação da umidade na forma de gotas que caem formando a chuva. Uma frente fria vinda do Sul, ajuda a provocar a condensação da umidade. É o que ocorre, por exemplo, em dias frios nos vidros do automóvel: A umidade de dentro do carro condensa em contato com o vidro frio. As chuvas de condensação são caracterizadas por abrangerem regiões extensas e caem com uma certa homogeneidade. Outra característica é que a gota da chuva está na temperatura ambiente. CHUVAS DE VERAO O forte sol de verão, incidindo no asfalto e prédios, causa o aquecimento do ar próximo. O ar quente tenta subir.O ar frio existente a grandes alturas (1000 a 5000 metros) impede a subida do ar quente que fica aprisionado.    Aumenta o calor e aumenta a pressão que o ar quente faz para subir. As nuvens resistem e não deixam o ar quente subir. Chega um momento que a nuvem não aguenta, se rompe e deixa o ar quente subir. Na subida, o ar quente ascendente encontra temperaturas muito baixas que transformam a umidade em cristais de gelo. Pelo peso, os cristais de gelo começam a cair. Na queda encontram o ar quente ascendente que faz o gelo derreter formando gotas de chuvas. As chuvas de cristalização são caracterizadas por serem bem geladas, abrangem regiões pequenas e caem com uma grande intensidade e duram pouco tempo. Uma das caracteristicas de ocorrência de Chuva de Verão é a famosa frase "Choveu num único dia o que deveria chover em uma semana". Significa que a água que costumava cair na forma de Chuva de Condensação e distribuida ao longo de uma semana caiu na forma de Chuva de Verão num único dia. 5 - A Hidráulica Fluvial O canal do rio deve ter características que facilitam o livre escoamento das águas. Acontece que nem sempre é possível se garantir o escoamento livre das águas e surgem ou são colocados dentro do rio, componentes que "seguram" o fluxo das águas. Esses componentes que diminuem a velocidade de escoamento da água são conhecidos tecnicamente como SINGULARIDADES. Diversas são as singularidades que afetam o fluxo das águas. Veja na planta a seguir: As paredes e o fundo da calha do rio devem ser hidraulicamente lisas. Paredes e fundos irregulares, paredes revestidas com pedras, muito mato alto, etc. seguram o fluxo das águas e diminuem a velocidade de escoamento do rio. Ao tornar liso o fundo e as laterais da calha de um rio é possível aumentar a velocidade de escoamento até 3 vezes; O traçado do rio deve ser o mais reto possível. Curvas diminuem a velocidade de escoamento das águas; Mudanças na forma da seção transversal, diminuição da área afetam a velocidade de escoamento; Pontes e viadutos com pilares dentro do rio seguram o fluxo das águas; Galerias e túneis mal projetados, isto é, com dimensões inferiores à do dimensionamento hidráulico seguram as águas, diminuido a velocidade de escoamento do rio. Qualquer uma das singularidades acima apresentadas diminui a velocidade do rio, facilitando a ocorrência de enchentes. O rio é um canal onde a água passa. Essa água vem de algum lugar e precisa ir para outro lugar. Qualquer obstáculo que haja no canal, vai fazer com que a água perca velocidade e passe a fluir mais devagar. Se ela vem depressa e demora para sair, então é como o ditado popular que diz "Sai da frente que atrás vem gente". Acontece que a água não tem como "sair da frente". Quando há demora na saída, então a água que chega começa a "entrar" por debaixo da água que está "bobeando", parada na frente. Veja no corte longitudinal seguinte o mecanismo de formação de uma enchente. Observe que o rio ENCHE naquele ponto. É por isso que se chama enchente. Nós não queremos, mas a enchente é um fato necessário para o rio. Observe no desenho acima, que a parte que encheu forma um desnível. Esse desnível de água é que vai dar impulso para a água ganhar velocidade. Quando as margens ou as bordas do rio são baixas, a enchente vai passar por cima da borda do rio, isto é, vai transbordar e começar a correr pelas ruas formando uma INUNDAÇÃO que invade as casas, lojas e fábricas. Deve se dizer que a enchente do rio inundou as casas. É necessário garantir uma boa velocidade para rio em todo o seu percurso. O segredo do escoamento é a VELOCIDADE e não a largura ou a profundidade da calha. Quando se aumenta a largura ou a profundidade estamos aumentando a "capacidade", isto é, a quantidade de água que "cabe" no rio e não necessariamente a sua vazão. Aliás, a vazão numa calha maior pode até ser menor pois uma calha maior implica, necessáriamente em velocidade menor. 6 - A Hidrodinâmica dos Entroncamentos A questão da hidrodinâmica não é muito difícil de ser entendida. Existe um princípio da física que diz que dois corpos não conseguem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Então, quando um afluente chega ao rio principal, determinados cuidados deveriam ser tomados para que esse encontro ocorra de maneira suave sem que um rio interfira no fluxo do outro. A planta seguinte apresenta um desenho do que ocorre na maioria dos entroncamentos de afluentes: Para assegurar a continuidade hidráulica do regime dos dois rios, devem ser feitas: 1 - A continuidade hidráulica e 2 - O alargamento da seção de escoamento para comportar as duas vazões. 7 - Forma da Seção Transversal A forma da seção transversal deve ser cuidadosamente estudada pois essa forma é que vai permitir e facilitar o escoamento das águas e dos desejos sólidos que o rio transporta.  Uma boa forma: Garante uma boa velocidade de escoamento das águas. Além das águas, os rios transportam sedimentos sólidos provenientes de erosão de terrenos.  Transportam também o lixo doméstico e industrial jogados pela população diretamente nos rios. Transportam o lixo doméstico e industrial jogado pela população nas ruas e que são transportados para os rios pelas enxurradas.

8 - OS CAPRICHOS DE UM RIO

Por que será que nem sempre uma superfície lisa, bem lisa, é a que propícia a maior velocidade de deslocamento?

Antigamente, as bolas de golfe era fabricadas com um acabamento bem liso pois imaginava-se que quanto mais lisa fosse a superfície menor seria o  atrito da bola com o ar e assim, num arremesso, a bola lisa iria voar mais longe.

Entretanto, a prática mostrava que as bolas novas (com a superfície bem lisa) não adquiriam velocidade e não conseguiam ir muito longe. Os jogadores preferiam as bolas velhas cheias de buracos e amassados pois elas voavam mais longe. Veja uma foto de uma bola na época em que elas eram de madeira:

Obviamente achavam que esta preferência era capricho de jogador e isso nunca mereceu atenção especial até que em 1972 alguém teve a idéia de fabricar bolas com buraquinhos.

Hoje, só se fabrica este tipo de bola com cerca de 300 buracos.

Muitos tentam explicar as razões por que essas bolas com buracos voam mais rápido que as bolas lisas porém não há uma teoria universalmente aceita.

Outra curiosidade está na história da bola de tenis.

Da mesma forma que as bolas de golfe, as de tênis eram fabricadas de couro costurado e eram bem lisas.

Os jogadores preferiam as bolas velhas com o couro todo esfarrapado e cheias de fiapos.

Hoje, todas as bolas de tênis são revestidas com um feltro de fibras longas. Durante uma partida, uma bola nova serve para apenas algumas poucas jogadas pois em cada saque os fiapos do feltro vão se soltando e a bola vai ficando careca.

O rio tem um comportamento parecido.

Quando uma porção de água flui pelo leito, forma-se entre o leito e a camada que flui uma camada de deslizamento.

Os teóricos representam o movimento laminar com um gráfico do tipo:

Mas veja que este gráfico não representa exatamente o fenômeno que acontece no canal do rio. Na realidade, formam-se pequenos redemoinhos de água que vão rolando por cima de outros redemoinhos.

Vamos imaginar que esses redemoinhos sejam as rodas de uma bicicleta. Junto à superfície os redemoinhos serão maiores e correm mais. Junto ao fundo os redemoinhos são menores e andam mais devagar.

Esses redemoinhos não giram apenas no plano vertical. Giram em todos os planos e em todas as direções, inclusive para trás.

Quando observamos o rio a partir de um plano supeior, temos a impressão que o rio caminha de forma uniforme, isto é, possui velocidade uniforme de uma margem para a outra.

Mas, na realidade, a velocidade é menor junto às margens:

Outra impressão que temos é que o rio caminha de forma uniforme com todas as gotas de água caminhando junto todas para o mesmo lado. Entretanto, se prestarmos atenção, veremos que a superfície da água é formada por pequenos e grandes redemoinhos.

Lembrando o Efeito Coriolis, veremos que um determinado redemoinho vai ter a tendência de desviar para a direita ou para a esquerda dependendo se o redemoinho está girando no sentido horário ou no sentido anti-horário. Representando um determinado redemoinho ao longo de sua trajetória, poderemos observar algo do tipo:

É a mesma trajetória que uma bola jogada com efeito (isso é muito explorado no futebol e no tenis) faz, desviando para a direita ou para a esquerda ou então para cima ou para baixo dependendo do sentido de rotação e também da velocidade de rotação e da velocidade do deslocamento. No caso das bolas não existe ainda uma explicação científica (teoria) universalmente aceita mas no caso do redemoinho existente nos ventos o fenômeno é bastante estudado no caso dos furacões e os furacões do hemisfério norte figram no sentido anti-horário e os do sul no sentido horário.

É por causa desses fenômenos que um rio velho não consegue caminhar reto, confinado, dentro de um canal reto e vai manifestar uma certa rebeldia indo de encontro contra a margem. Eu chamo isso de "caprichos" de um rio pois não encontrei uma teoria que explique isso.

Como já dizia Leonardo da Vinci (Se tiveres que tratar com a água consulta primeiro a experiência e depois a razão) entender o comportamento das águas em seu ambiente natural é coisa difícil pois falta-nos conhecimento científico que possa nos mostrar de forma matemática. Quem sabe, um de nossos jovens internautas com vocação científica venha a desenvolver um dia uma teoria sobre isso. 

Fonte:  http://www.ebanataw.com.br/roberto/fluvial/index.php

Eng°. Roberto Massaru Watanabe.