DRENAGEM URBANA - PARTE 2.

CHUVA DE PROJETO

O estudo da chuva, ciência conhecida como Pluviologia, leva em consideração 4 parâmetros associados à chuva:
I - Intensidade - É quantidade de chuva por unidade de tempo. 

A quantidade de água que cai em uma chuva é medida por aparelhos especiais denominados Pluviômetros e Pluviografos. O pluviômetro apenas mede a quantidade de chuva. Podemos montar um pluviômetro caseiro com uma garrafa pets. O pluviógrafo são parecidos mas possuem uma fita de papel onde uma caneta A unidade de tempo por ser dia, semana, mês ou outra unidade qualquer, desde que se indique a unidade. Por exemplo I = 78 mm/h, isto é, 78 milímetros por hora. Isto significa que em uma hora em que o pluviômetro ficou exposto à chuva ele captou 78 milímetros de chuva.

D - Duração. É a duração da chuva, isto é, o tempo em que a chuva se mantém com aquela intensidade.
Costuma-se classificar a duração das chuvas em intervalos de 5 minutos, 10, 15 e até 24 horas.
Freqüência - A quantidade em que a chuva ocorre em determinado período de tempo. Uma determianda chuva, por exemplo a chuva de I = 80 mm/h, pode acontecer todo ano em determinada região e a mesma chuva de I = 80 mm/h vai acontecer somente a cada 10 anos em outra região.
T - Período de Retorno. A chuva é um fenômeno cíclico. Podemos entender que não existe uma única chuva mas sim chuva de 70mm, chuva de 90mm, etc. O que a hidrologia estuda é o período de retorno de cada uma dessas chuvas.
Assim, Curvas de Intensidade-Duração-Freqüência:

Duração	Tempo de recorrência (anos)					Max. obs.
(minutos)	5	10	25	50	100	(mm/h)
5	149,9	167,2	189,2	205,4	221,5	172,8
10	122,8	138,7	158,9	173,8	188,6	153,6
15	108,7	122,4	139,8	152,7	165,5	130,4
20	93,7	104,3	117,7	127,6	123,7	108,3
25	84,0	93,6	105,8	114,8	123,7	104,2
30	78,8	89,0	102,0	111,6	121,1	106,0
45	59,7	67,4	77,1	84,2	91,3	81,7
60	47,8	53,8	61,4	66,9	72,5	69,3
90	35,7	40,3	46,1	50,3	54,6	47,9
120	28,4	31,9	36,3	39,6	42,9	37,9

A quantidade de água que cai varia muito de região para região, dependendo de fatores como existência de mata, proximidade de grandes fontes de umidade como lagos e mares e outros. Assim, sabemos que na Amazônia cai muita água e no Nordeste muito pouca.
A norma brasileira NBR-10.884 - Instalações Prediais de Águas Pluviais apresenta a chuva característica de algumas regiões em função da duração e do período de retorno. Assim, para uma chuva com 5 minutos de duração e 25 anos de retorno, encontramos intensidades do tipo:

LOCALIDADE	INTENSIDADE (milímetros por hora)
Manaus-AM	198
Quixaramobim-CE	126
Rio de Janeiro - Jardim Botânico	227
Rio de Janeiro - Jacarepaguá	152
Sete Lagoas-MG	281
Piracicaba-SP	151

O QUE NOS INTERESSA:
Em alguns tipos de obras, é comum efetuarmos um estudo de viabilidade técnica-econômica e não nos interessa projetar a obra pela maior chuva pois isso sairia muito caro. Algumas obras podemos admitir que vez ou outra a chuva encubra a obra desde que isso não aconteça todos os dias. Então se elabora diversas alternativas de projeto e se determina em cada alternativa o custo correspondente.
No caso do nosso site, estamos falando da chuva que cai numa região urbanizada, isto é, que tem casas para moradia e gente morando nessas casas com todos os seus pertences, cama, TV, comida, documentos, etc.
Ora, não é sensato pensar em permitir que certas chuvas invadam a nossa casa.
A hidrologia nos mostra que existem regiões onde uma chuva de 100 mm/h acontece todos os anos enquanto que em outra região essa mesma chuva vai acontecer a cada 10 anos.
Eu não consigo pensar que alguém possa suportar uma inundação dentro de casa a cada 10 anos e outra consiga suportar essa inundação todo ano. Isso não é admissível. Você pode até falar que tal chuva virá apenas a cada 10.000 anos mas se essa probabilidade vai acontecer hoje mesmo, eu vou tratar de sair correndo carregando as minhas coisas.
Então, para efeito de compreender os detalhes deste site, vamos considerar apenas a intensidade horária da chuva.
Quando falamos em intensidade horária, não importa onde estamos. Podemos estar no Nordeste onde costuma chover pouco ou estar na Amazônia, onde costuma chover muito. Uma determinada chuva de grande intensidade pode tanto chover na Amazônia como no Nordeste.
Não importa em que região do Brasil você vai estar. Quando começar a chover forte, acredito que você vai procurar um abrigo. Não é sensato ficar andando no meio da chuva. 
As chuvas de verão costumam ter uma duração curta, mesmo que seja de grande intensidade. Então seria razoável pensar que você esperaria, nesse abrigo, a chuva passar. Vamos pensar em dois tempos de espera. A pessoa mais impaciente vai esperar 10 minutos e a pessoa mais paciente 20 minutos.

I = 154 mm/h para duração de 10 minutos.
I = 108 mm/h para duração de 20 minutos.

Para efeito dos exemplos deste site, vamos adotar a maior intensidade de chuva como sendo o valor de I = 150 mm/h e isso independe se você está no Nordeste ou no Sudeste ou em qualquer outra região.
A INFLUÊNCIA DO FENÔMENO EL NIÑO E DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS: 
Todo mundo fala do El Niño, todo mundo comenta o El Niño mas será que todos estão levando a sério o El Niño?
O aquecimento global está provocando mudanças climáticas muito significativas. Já presenciamos no ano de 2007 regiões inteiras da Amazônia sem chuva por muitos meses e a televisão cansou de mostrar cenas da população andando a pé dentro de rios e igarapés que secaram e todo mundo dizendo que isso nunca tinha acontecido.
A cidade de São Paulo era conhecida, antigamente, como a "São Paulo da Garoa" pois possuia muita vegetação e o clima era tropical com muita umidade. Entretanto, eliminamos quase toda a vegetação o que causou a mudança do clima. 
Casos parecidos aconteceram pelo mundo todo, desde a Austrália até na Europa.
O que isso nos mostra? Mostra que a distribuição das chuvas está sendo alterada.
Ao mesmo tempo, o aquecimento global faz com que mais água passe da superfície para a atmosfera. Normalmente temos 0,9% da água do mundo distribuída pela superficie da terra na forma de lagos e rios e 0,4% voando na forma de nuvens. O aquecimento global afeta essa distribuição e teremos menos água na superfície e mais água na atmosfera.
O Brasil é um país privilegiado. Tem muita água. Tem tanta água que causa muita inveja aos países do primeiro mundo. 
Quanto maior essa diferença entre a água no chão e a água no ar maior será a intensidade pluviométrica das chuvas.
Você pode ver isso acontecendo quando cientistas e homens públicos dão entrevista dizendo que choveu num único dia o que costuma chover em uma semana.
Então não é sensato dizer que costuma chover uma chuva de 150 mm/h e trazendo um valor que usávamos na década de 50 como se tudo permanecesse igual nos últimos 60 anos. É mais sensato imaginar que esse valor de 150 mm/h tenha sido alterado pelas mudanças climáticas causadas pelo aquecimento global, El Niño, El Niña, e outros fenômenos climáticos e atmosféricos.
Eu colocaria uns 20% a mais por conta dessas mudanças. Assim, não vamos considerar o valor histórico de I = 150 mm/h mas majorá-lo em 20% passando a considerar o valor I = 180 mm/h.
Concluindo, todos os dimensionamentos de bocas de lobo, grelhas, tubulação e galerias que fazemos, como exemplo, neste site, leva em consideração a chuva de intensidade de I = 180 milímetros por hora.

I = 180 mm/h

ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO

Tenho reparado alguns erros quando se fala em água da chuva em via pública. Vejo o erro até em apostilas de faculdades quando consideram, para o cálculo do volume de água, apenas a área da via pública.
CÁLCULO DA VAZÃO EM VIA PÚBLICA.
Quando estamos projetando o sistema de drenagem de uma via pública, precisamos determinar a distância e a quantidade de bocas de lobo para drenar a água da superfície. Para isso é importante calcuar quanta água cai em uma chuva.
A vazão de água é dada pela fórmula Q = I x S, isto é, a vazão (litros por segundo) de água que corre em uma rua é o resultado da multiplicação da intensidade pluviométrica (mm/hora) pela Área de Contribuição.

Bem

Bem, vimos no capítulo anterior por que adotamos a chuva de I = 180 mm/h.
Então num trecho de 100 metros dessa rua de 17 metros de largura, teremos a seguinte vazão de água:

Q = I x S = 180 x 100 X 17 / 3600  = 85 litros por segundo.

Vai ter enchente? Claro que vai. Não levamos em consideração a água que cai em cima das casas.
COEFICIENTE DE RUN-OFF
No hidrologia, existe um número chamado Run-Off que dá a medida em que a água leva para chegar até o rio. A teoria parte do princípio de que uma parte da chuva penetra no terreno e corre por baixo da terra e a outra parte corre pela superfície, imaginando que superfície é recoberta por vegetação que não deixa a água correr muito.
Numa região densamente urbanizada, com asfalto na rua, telhados e cimentado em todo quintal, não há como considerar o tal Run-Off. Isso só é possível em área rural onde o solo é permeável e tem muita vegetação.
Então, vamos refazer os cálculos da nossa vazão, levando em consideração toda área que contribui com água.

CASO-A:

Não é só a água que cai diretamente na rua como também a água que cai nos telhados e nos quintais todo cimentado. As leis federais, estaduais e municipais dizem que a água de chuva não pode ser jogada na rede de esgoto e sim despejada na sarjeta da rua.
Por incrível que pareça, muitos condomínios jogam as águas que caem nos quintais na sarjeta da rua, obedecendo a lei, entretanto há casos em que o ponto de deságue fica próximo de uma boca de lobo e seria mais lógico desaguar as águas dentro da caixa coletora, mas isso não é permitido pela prefeitura.
Veja, o desenho acima foi feito a partir de uma foto aérea que peguei no Google Earth de uma região densamente edificado e que não tem área verde e estou imaginando que as casas de ambos os lados da rua despejam as águas da chuva diretamente na sarjeta da rua.
Refazendo os cálculos, teremos:

Q = I x S = 180 x 100 X 77 / 3600  = 385 litros por segundo.

Q_A = 385 litros por segundo

Adotando essa vazão estarei garantindo de que não vai ocorrer enchentes? Acho que não.
CASO-B:
Existe ainda um outro caso mais crítico em que os terrenos da outra rua, por questões topográficas, também jogam a água da chuva na nossa rua. Neste caso, a área de contribuição não é só aquela delimitada pela distância de 77 metros mas engloba mais 60 metros dos terrenos contíguos chegando então a 137 metros.

Neste caso crítico, teremos:

Q = I x S = 180 x 100 x 137 / 3600 = 685 litros por segundo.

Q_B = 685 litros por segundo

É importante saber as condições locais de escoamento das águas da chuva. Dê uma volta no quarteirão para ver qual é o caso ou quais são os casos da sua rua. Pode ser que num dos lados seja o Caso-A e no outro lado o Caso-B.

Amanhã continuaremos com esse tema.
Fonte: http://www.ebanataw.com.br/drenagem/drenagem.php