Otimização do controle da drenagem em macrobacias urbanas

A urbanização descontrolada das cidades brasileiras tem provocado o agravamento das enchentes naturais e a ampliação de sua freqüência, além de criar novos pontos de alagamento localizados. Isto se deve à crescente impermeabilização do solo com aumento do volume pluvial escoado e redução de amortecimento. A concepção de um projeto de macrodrenagem em uma bacia urbana que considere o controle das inundações, como por exemplo, a implementação de reservatórios de amortecimento em áreas sujeitas a alagamentos, constitui-se em uma tarefa complexa e difícil devido ao grande número de alternativas possíveis, considerando todas as variáveis envolvidas, como capacidades hidráulicas existentes e necessárias das redes de drenagem, disponibilidade de áreas para construção de reservatórios, custos de desapropriação destas áreas, existência de sistemas mistos de coleta, uso de reservatórios abertos ou subterrâneos, dentre outras. Desta forma o projetista coloca-se diante de um dilema: qual o conjunto destas alternativas podem ser o mais eficiente? Este estudo promoveu a análise da aplicabilidade e eficiência de um modelo de otimização associado a modelos hidrológico-hidráulicos como instrumentos de suporte à decisão em problemas de drenagem urbana. A ferramenta desenvolvida compôs-se pelo modelo IPHS1 para a simulação hidrológica e hidráulica, pelo algoritmo de evolução SCE-UA para o processo de otimização através da minimização do custo de implantação das soluções e do módulo EXTRAN do modelo SWMM para a verificação hidráulica dos resultados obtidos e análises de riscos superiores. Os resultados mostraram-se bons e o sistema implementado adaptou-se bem às características das duas bacias analisadas: bacia do arroio do Moinho e bacia do arroio da Areia. O sistema forneceu os cenários de custos otimizados de implantação da solução com detenções distribuídas nas bacias e ampliações de redes, em um curto período de tempo e utilizando dados que seriam necessários para qualquer projeto de macrodrenagem deste tipo. Com os resultados compilados, foram obtidas funções de auxílio à tomada de decisão em planos e projetos de drenagem urbana através de curvas ajustadas aos pontos gerados nas bacias estudadas. Foi realizada a análise de sensibilidade e a avaliação das incertezas envolvidas com o modelo hidrológico utilizado com relação ao seu parâmetro principal, o Curve Number. Esta análise mostrou grandes variações nas vazões de saída das bacias e nos custos das obras com pequenas alterações nos valores de CN. Apresenta-se ainda uma análise econômica da aplicação dos valores obtidos de forma extrapolada para todo o município de Porto Alegre.

Efeito dos microrreservatórios de lote sobre a macrodrenagem urbana

Infelizmente os problemas relativos a recursos hídricos, conseqüentes do crescimento urbano desordenado têm ocupado, com uma freqüência cada vez maior, a manchete dos noticiários. A impermeabilização das superfícies vem provocando o aumento das enchentes nas cidades, e a população é a principal vítima de suas ações. Para contornar os problemas relativos aos alagamentos de uma maneira sustentável, o enfoque adotado é a solução dos problemas o mais próximo possível de sua origem. Uma medida sugerida é o controle das vazões na saída dos lotes, através de microrreservatórios de detenção. No entanto, pouco se sabe sobre a ação distribuída dos microrreservatórios na bacia. A partir da constatação desta falta de informação, este trabalho buscou avaliar o efeito do controle na fonte, através da utilização do microrreservatório de lote, sobre a macrodrenagem urbana. Para isso, optou-se pela montagem de uma bacia hipotética, cujas superfícies de escoamento foram representadas em detalhe (telhado, calçada, rua, jardim, microrreservatório, etc.), e através de simulações numéricas avaliou-se o impacto com a utilização dos microrreservatórios. Foram dimensionados microrreservatórios para várias combinações de TRs e vazões de descarga, e testados na bacia. Foi possível obter níveis de eficiência na bacia na ordem de 50 a 70%, de acordo com a vazão na saída dos lotes, e verificou-se que ao fixar até 3 vezes a vazão de pré-urbanização na saída do lote é possível obter uma eficiência da mesma ordem daquela obtida ao controlar a vazão de pré-urbanização. A vantagem obtida ao permitir maiores vazões na saída dos lotes é o aumento do diâmetro do descarregador de fundo, que para as vazões menores resultaram muito pequenos, e possivelmente inviáveis em uma situação real. Uma análise econômica foi realizada, a partir dos critérios de dimensionamento usados para os microrreservatórios e redes de drenagem, na tentativa de encontrar evidências indicando uma alternativa de projeto eficiente e ao mesmo tempo econômica. A análise mostrou que o custo global (microrreservatórios + redes) pode ser, em alguns casos, maior que o custo de implantação de uma rede de drenagem sem microrreservatórios. No entanto, para as vazões de restrição maiores (3 a 5 vezes a vazão de pré-urbanização) a diferença diminuiu. Portanto, desde que haja capacidade na rede coletora, a utilização de vazões de restrição em torno de 3 vezes a vazão de préurbanização parece ser a alternativa mais adequada.

Impacto das incertezas no custo de uma rede de macrodrenagem

Dada a escassez de informação (principalmente de vazão) nas sub-bacias urbanas, os parâmetros das metodologias usadas no dimensionamento de uma rede de macrodrenagem são estimados a partir de características físicas, introduzindo incertezas sobre os valores corretos do parâmetro. Neste trabalho são apresentados resultados que indicam o impacto que as incertezas nos parâmetros têm sobre os valores da vazão e custo da rede, e custo estimado para redução das mesmas. Foram analisados os parâmetros das metodologias dos blocos alternados utilizada na determinação da chuva de projeto; da “Curva Número” do SCS utilizada para determinação da precipitação efetiva; e de Clark e Hidrograma Unitário Triangular (SCS) empregadas para a propagação de vazão. Também foi analisado o efeito da variabilidade espacial da chuva. Da análise de sensibilidade dos parâmetros determinou-se que para simulação distribuída da bacia, o CN resultou o parâmetro mais sensível. Por exemplo, para um incremento de uma unidade no CN foram encontradas variações de entre 8 e 10% na vazão, o que representa um incremento de 5% no custo. Também foram significativas as diferenças na chuva de projeto obtidas a partir de diferentes IDFs de postos pluviométricos próximos (diferenças de até 80% na vazão ou seja 40% no custo. Mudanças no valor do tempo de concentração somente tiveram efeito significativo na simulação concentrada da bacia; já variações do parâmetro de forma no HTA do método de Clark não tiveram efeitos sobre a vazão ou custo. Por outro lado, os custos de medição de chuva e vazão, necessários para geração da informação que permitiria reduzir a incerteza resultam menores ao impacto produzido por um erro 1% no CN, ressaltando a importância de efetuar coleta contínua de dados de vazão.

Estudo do índice crioscópico do leite tipo B "in natura" produzido na bacia leiteira do Vale do Taquari, RS.

O índice crioscópico é um dos parâmetros analíticos de precisão utilizados para determinar a qualidade físico-química do leite. É um valor diretamente ligado ao extrato seco do leite, mais especificamente em relação a presença, maior ou menor, de lactose e cloretos. A adição de água ao leite, como mecanismo de fraude, altera os valores do índice crioscópico. Em virtude disto, o mesmo é utilizado como um dos critérios para desclassificação de leite. O problema se estabelece quando os padrões determinados em legislação não condizem com as características reais do leite produzido. O presente trabalho objetivou comparar os resultados do índice crioscópico do leite tipo B “in natura” da bacia leiteira do Vale do Taquari com o valor estabelecido na legislação vigente, bem como observou as alterações deste parâmetro ao longo de um ano. O projeto foi desenvolvido no período de março de 2001 a fevereiro de 2002, com a participação de 10 propriedades produtoras de leite tipo B, onde as coletas foram realizadas mensalmente, perfazendo um total de 573 amostras no período. Os resultados analíticos foram obtidos mediante as análises de acidez, temperatura, densidade, gordura, extrato seco total (EST), extrato seco desengordurado (ESD) e índice crioscópico (IC). Quanto ao comportamento do índice crioscópico, o diagnóstico confirmou a necessidade imprescindível da implementação de parâmetros legais regionais, respeitando as características específicas de cada região. A pesquisa apresentou para o leite tipo B “in natura” do Vale do Taquari, um índice crioscópico médio de –0,537 °H, enquadrando-se no parâmetro estabelecido pela Instrução Normativa Nº 51 de 18/09/02, ou seja, máximo de –0,530 °H. Este índice também apresentou Valor médio mais baixo nos meses de junho e julho e as variações mensais individuais foram significativas. Estes comportamentos indicam que a alimentação ofertada ao rebanho influencia nestas alterações.

Avaliação das alterações ambientais causadas por perfuração exploratória em talude continental a partir de dados geoquímicos - Bacia de Campos, Brasil.

As atividades de exploração e produção de petróleo e gás no Brasil têm se tornado mais intensas ao longo desta última década, apresentando uma tendência de avanço em direção a ambientes de maior profundidade, onde se localizam grande parte das reservas de óleo já comprovadas. Os processos de exploração e produção de petróleo e gás apresentam muitas etapas com considerável potencial gerador de impactos ao meio ambiente, entre elas, a perfuração de poços exploratórios marítimos, objeto do presente estudo. Este estudo originou-se do Projeto MAPEM – Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima (Águas Profundas), do qual foram utilizados os dados analisados nesta dissertação. O monitoramento foi realizado visando avaliar os efeitos da perfuração do poço Eagle, localizado em talude continental, região norte da Bacia de Campos, Brasil, próximo ao limite entre os estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, a 902 metros de profundidade. Foram coletadas amostras de sedimentos superficiais na região de entorno da atividade, em 48 estações de monitoramento e 6 estações de controle, durante os cruzeiros oceanográficos realizados um mês antes, um mês após e um ano após a perfuração. As análises dos sedimentos geraram informações sobre sua composição granulométrica, mineralógica (argilominerais e carbonato de cálcio) e química (hidrocarbonetos e metais), e foram comparadas em sua variação espacial (área de monitoramento/estações de controle) e temporal (3 cruzeiros oceanográficos). A variação temporal foi abordada de três maneiras distintas, onde o Cruzeiro I representou o background da área, a variação do Cruzeiro I para o II representou o impacto sobre a área de monitoramento e na variação do Cruzeiro II para o III, buscou-se evidências de recuperação da área monitorada com tendência de retorno às suas características iniciais O background da área definiu os níveis médios de todas variáveis analisadas, identificando, além de teores naturais para alguns dos componentes dos sedimentos, sinais de contaminação de origem antrópica, principalmente de As, Pb e hidrocarbonetos petrogênicos (n-alcanos) e pirogênicos (aromáticos). Na perfuração do poço Eagle foi utilizado fluido de base aquosa (FBA) e fluido de base sintética (FBS), dos quais se buscou identificar as áreas de influência e as alterações causadas nos sedimentos. Identificou-se a ocorrência de um fluxo gravitacional de massa, no período entre o Cruzeiro I e a perfuração, restrito ao cânion submarino que cruza a área de monitoramento, do qual também foi avaliada a influência sobre a composição dos sedimentos. A influência do FBA (indicada pelos teores de bário) estendeu-se por uma grande área, apresentando maiores concentrações nas estações próximas do poço. A área de influência do FBS (indicada pelos n-alcanos entre C14 e C22) apresentou distribuição mais restrita, em duas manchas, uma a norte e outra a oeste do poço. Além dos n-alcanos, foi identificado aumento dos teores de bário, UCM (mistura complexa não resolvida), fluoreno e acenaftaleno. O fluxo gravitacional de massa causou elevações na proporção de areia das estações do cânion submarino e redução do carbono orgânico. Efetivamente pode se concluir que a atividade de perfuração exerceu influência significativa nas propriedades químicas dos sedimentos, contudo, de improvável efeito tóxico sobre a biota. Pode-se concluir também que ocorreu recuperação da área, após o período de um ano, por redução das concentrações médias de algumas variáveis e sinais de reposição de n-alcanos naturais, porém não foi possível a identificação de degradação do material sintético utilizado no FBS.

Avaliação ambiental sedimentar em área de perfuração exploratória marítima, bacia de campos, Rio de Janeiro-Brasil

Através do banco de dados referente a granulometria (cascalho, areia, silte e argila), carbonato biogênico, carbono orgânico total (COT) e argilo-minerais (caulinita, esmectita, ilita e gibsita) do projeto MAPEM- Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima (Águas Rasas), foi realizado este estudo visando avaliar os efeitos da perfuração dos poços BO-022H e BO-023H, localizados em talude continental superior, região sul da Bacia de Campos, Brasil, a 50 km da cidade de Cabo Frio, a 250m de profundidade. A promissora atividade de exploração e produção de petróleo e gás no Brasil tem exigido estudos detalhados do ambiente marinho, estes por sua vez deverão considerar desde a técnica de perfuração até a minuciosa alteração causada no substrato sedimentar. Nesta perspectiva foram coletadas amostras de sedimentos superficiais na região no em torno da área perfurada. Durante o cruzeiro I foram coletadas 48 amostras, no cruzeiro II, três meses após a perfuração, foram coletadas 61 amostras e no cruzeiro III, 22 meses após a perfuração, foram coletadas 54 amostras. Paralelamente foram amostradas 6 estações de controle. A preocupação é compreender quais são as alterações ambientas causadas pela perfuração, para isso as análises dos sedimentos geraram informações sobre a composição granulométrica, o teor carbonato biogênico e carbono orgânico total, e, composição mineralógica (argilo-minerais). Essas variáveis comparadas à variação espacial (área de monitoramento/estações de referência) e temporal (3 cruzeiros oceanográficos) permitiram compreender como o substrato sedimentar marinho reagiu a atividade de perfuração. Com o background da área, para os três cruzeiros oceanográficos, definiu-se os níveis médios das variáveis analisadas, identificando sinais de contaminação pela atividade de perfuração. Estes resultados demostram que a atividade de perfuração não promoveu alterações significativa nas propriedades sedimentares, que a variação dos valores de backgrounds, do cruzeiro II para o cruzeiro III, permaneceram muito próximo daqueles do cruzeiro I. Entre os argilo-minerais, a esmectita e a ilita , aumentaram, porém no cruzeiro III, os valores sofrem redução ficando muito próximo daqueles do cruzeiro I.