Panorama dos Planos Municipais de Saneamento Básico e Planos Diretores de Drenagem Urbana em municípios de pequeno porte de Minas Gerais / Panorama of elaboration of Municipal Basic Sanitation Plans and Urban Drainage Master Plans of Minas Gerais' small municipalities

RESUMO No Brasil, os impactos socioambientais da crise hídrica são intensificados uma vez que a drenagem e o manejo das águas pluviais são marcados por ausências e limitações de políticas públicas. O saneamento básico é de titularidade municipal e, para o exercício desse direito e dever, é fundamental que os municípios estruturem a política municipal, sendo o planejamento seu principal instrumento. Nesse contexto, buscou-se neste artigo identificar e analisar o panorama da elaboração de Planos Municipais de Saneamento Básico e de Planos Diretores de Drenagem Urbana nos municípios do estado de Minas Gerais com população inferior a 50 mil habitantes e comparar esses resultados com as informações divulgadas pelo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento no ano de 2019. Realizaram-se buscas na internet e contatos com os municípios, por telefone, e foi possível identificar que, entre os 752 municípios de Minas Gerais de pequeno porte, 499 possuem Planos Municipais de Saneamento Básico, enquanto nenhum possui Planos Diretores de Drenagem Urbana. Ao comparar esses resultados com as informações divulgadas pelo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento, observou-se que 79 municípios prestaram informações inconsistentes relacionadas à existência de Planos Municipais de Saneamento Básico e 48 afirmaram possuir Planos Diretores de Drenagem Urbana. Conclui-se que muitos municípios mineiros ainda não possuem Planos Municipais de Saneamento Básico, e que o processo de coleta dos dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento precisa ser aprimorado para que haja melhor qualidade dos dados divulgados. A ausência de instrumentos de planejamento que auxiliem a efetivação da política municipal é um importante problema a ser superado para o enfrentamento dos complexos desafios que envolvem a drenagem e o manejo das águas pluviais municipal.

ABSTRACT In Brazil, the impacts of the water crisis are intensified since the Drainage and Rainwater Management are marked by absences and limitations of public policies. Basic sanitation is a municipal property and for the exercise of this right and duty, it is essential that the municipalities structure the municipal policy, with planning as their main instrument. In this context, this article aimed to identify and analyze the panorama of the elaboration of Municipal Basic Sanitation Plans and Master Plans for Urban Drainage in the municipalities of the state of Minas Gerais with a population of less than 50,000 inhabitants and to compare these results with the information released by the National Sanitation Information System, in 2019. Internet searches and contacts with the municipalities were carried out by telephone, so that it was possible to identify that among the 752 small-sized ones in Minas Gerais, 499 of them have Municipal Basic Sanitation Plans, while none of them have Master Plans for Urban Drainage. When comparing these results with the information released by the National Sanitation Information System, it was observed that 79 municipalities provided inconsistent information related to the existence of Municipal Basic Sanitation Plans and 48 municipalities claimed to have Master Plans for Urban Drainage. It is concluded that many municipalities in Minas Gerais do not yet have Municipal Basic Sanitation Plans and that the process of collecting National Sanitation Information System data needs to be improved so that there is a better quality of the data released. The absence of planning instruments to assist the implementation of municipal policy is an important problem to be overcome in order to face the complex challenges involving municipal Stormwater Drainage and Management.

Avaliação de bacias de detenção de águas pluviais implantadas no município de São Carlos (SP), Brasil / Assessment of rainwater detention basins located in the municipality of São Carlos (SP), Brazil

RESUMO O processo de urbanização e a impermeabilização do solo provocam alterações no balanço hídrico, gerando maior percentagem de escoamento superficial, com o aumento da frequência e da magnitude de inundações. Para mitigar esses impactos, podem ser implantadas bacias de detenção (BD) que diminuem os picos de vazão. Este trabalho teve como objetivo avaliar as BD implantadas no município de São Carlos (SP), por meio de variáveis relativas a aspectos físicos, de gestão e integração urbana (posição, isolamento, conservação, uso, enchimento/ esvaziamento, processos construtivos, manutenção, custos). Para tanto, foram realizadas visitas in loco a cada uma das 26 unidades identificadas, em momentos com e sem evento de precipitação. Também foram consultados os projetos de drenagem e foram feitas entrevistas com agentes envolvidos. Como resultado, observou-se que todas as unidades previam somente a função hidrológica, que vem sendo atendida na medida em que ocorre o enchimento e posterior esvaziamento por meio de orifício de fundo em menos de 24 horas (exceto em três casos onde somente há infiltração no solo). Não há preocupação de integração com o espaço urbano nem de se encontrarem outros usos para o espaço ocupado pelas unidades. Observou-se uma tendência de falta de manutenção frequente, com crescimento excessivo de vegetação, principalmente naquelas sob gestão pública. Os custos obtidos de implantação variaram em torno de valores mencionados na literatura. Mesmo considerando que o controle hidrológico está sendo atendido, recomendam-se melhorias quanto à manutenção, bem como uma mudança de paradigma na concepção das BD, que passe a prever usos múltiplos.

ABSTRACT The accelerated urbanization process, together with a disordered occupation of the land, causes changes in the water balance, generating a greater percentage of surface runoff and increasing the frequency and magnitude of floods. As a measure to mitigate these impacts, detention basins (DB) are implemented in the urban environment to reduce the peak flow. This study aimed to evaluate the DB built in São Carlos (SP), Brazil, through established variables related to physical as well as management and urban integration aspects (position, insulation, conservation, use, filling/emptying, construction processes, maintenance, costs). For this purpose, on-site visits were made to each of the 26 identified units, with or without precipitation events. Drainage projects were also consulted and interviews were conducted with agents involved in the issue. Results showed that all units serve only a hydrological function, through the filling and subsequent emptying of stored water by means of a bottom hole in less than 24 hours (except in three cases where there is only soil infiltration). There is no concern about integration with the urban space or about finding other uses for the space occupied by the units. There is a tendency of lack of frequent maintenance, with excessive vegetation growth, especially in units under public management. The costs of implementation vary around values mentioned in the literature (between R$ 50 and R$ 25/m3). Although hydrological control is being provided, improvements in maintenance are recommended, as well as a paradigm shift in design that allows for multiple uses for DB.

Modelagem da drenagem urbana e avaliação das cargas bacteriológicas na Vertente Marítima de Fortaleza, Ceará / Urban drainage modeling and evaluation of bacteriological loads in the Vertente Marítima of Fortaleza, Ceará

RESUMO Os sistemas de drenagem urbana podem representar fontes de aporte de poluentes aos corpos receptores aos quais se destinam. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo propor uma ferramenta para modelagem do sistema de drenagem urbana da bacia da Vertente Marítima de Fortaleza, Ceará, visando à avaliação das cargas bacteriológicas. Para esse fim, foi selecionado o stormwater management model (SWMM) para as simulações hidrológicas e hidráulicas; propôs-se uma metodologia para o cálculo das cargas bacteriológicas por meio da estimativa da carga difusa [CD] (NMP. dia-1.ha-1) e para a correlação desta com uma série de variáveis hidroambientais; e analisaram-se cenários para diferentes condições de precipitação pluviométrica, coleta de esgoto e resíduos sólidos dispostos inadequadamente (RSDI). Os resultados mostraram que o SWMM oferece respostas representativas e que o período chuvoso é responsável pelo maior aporte da carga bacteriológica à orla. Em relação ao modelo preditivo, foi ajustada uma função de potência de segunda ordem correlacionando CD com a precipitação média mensal (mm.dia-1) para as três sub-bacias analisadas. Posteriormente, os coeficientes das equações encontradas foram correlacionados ao indicador RSDI (kg.dia-1), obtendo-se um ajuste logarítmico (R2 = 0,99), com o qual é possível gerar uma equação de estimativa de CD para qualquer sub-bacia da Vertente Marítima. A análise dos cenários mostrou haver aumento significativo da carga em precipitações extremas (2 vezes) e diminuição considerável com a elevação da fração da população interligada à rede de esgoto, bem como diminuição da produção de RSDI (0,28 e 0,38 vezes do valor inicial nos Riachos Jacarecanga e Maceió, respectivamente).

ABSTRACT Urban drainage systems can represent sources of pollutants input to the receiving bodies for which they are intended. Therefore, the present work aims to propose a tool for modeling the urban drainage system of the Vertente Marítima basin of Fortaleza, Ceará, aiming at the evaluation of bacteriological loads. For this purpose, the Stormwater Management Model (SWMM) was selected for the hydrological and hydraulic simulations; a methodology for the calculation of bacteriological loads was proposed by estimating the diffuse load [DL] (MPN, day-1.ha-1) and its correlation with a series of hydro-environmental variables and scenarios for different pluviometry precipitation conditions were analyzed, as well as sewage collection and inadequately disposed solid waste (IDSW). The results show that SWMM gives representative results and that the rainy season is responsible for the greater contribution of the bacteriological load to the seafront. Regarding the predictive model, a second-order potential function was adjusted by correlating DL with the average monthly precipitation (mm.day-1) for the three sub-basins analyzed. Subsequently, the coefficients of the equations found were correlated to IDSW (kg.day-1), obtaining a logarithmic adjustment (R2 = 0.99), with which it is possible to obtain a DL estimation equation for any sub-basin of Vertente Marítima. An analysis of the scenarios showed a significant increase of the load in extreme precipitations (twice) and a considerable decrease with the increase of the fraction of the population connected to the sewage network and the decrease of IDSW production (0.28 and 0.38 times the initial value in the Jacarecanga and Maceió Stream, respectively).

A evolução histórica da drenagem urbana: da drenagem tradicional à sintonia com a natureza / The historical evolution of urban drainage: from traditional drainage to harmony with nature

RESUMO No Brasil, mais de 80% da população brasileira vive em cidades. Como consequência desse crescimento populacional, há impermeabilização do solo, ocupação das faixas marginais de proteção dos rios, desmatamentos, canalização de rios, quantidade crescente de resíduos sólidos que são jogados nesses corpos hídricos, dentre outras. Quando ocorre grande precipitação pluvial, os corpos hídricos transbordam provocando inundações com danos materiais, humanos, ambientais que impactam a saúde da população. No mundo, 20 milhões de pessoas sofrem anualmente com enchentes. O Brasil ocupa a 11ª colocação no ranking com 270 mil pessoas atingidas pelas inundações. Este artigo, pesquisa histórica, descritiva com pesquisa bibliográfica e documental, faz uma reflexão da evolução do processo de manejo de águas pluviais urbanas desde a fase da drenagem tradicional, com a implantação de medidas estruturais e não estruturais com o propósito de afastar as águas, passando pela drenagem sustentável, quando, com intuito de retardar o fluxo das águas são construídos reservatórios subterrâneos até a fase atual quando são propostas soluções baseadas ou em sintonia com a natureza, com estruturas cinzas e verdes. Deseja-se contribuir para a sensibilização de gestores e da população para que cada um cumpra o seu papel no consciente manejo adequado das águas pluviais urbanas.

ABSTRACT In Brazil, over 80% of the Brazilian population live in cities. As a consequence of that population growth, there is waterproofing of the soil, occupation of marginal river protection strips, deforestation, river channeling, increasing amount of solid waste that is thrown into these water bodies, among others. When great rainfall occurs, water bodies overflow and cause flooding with material, human and environmental damage impacting the health of the population. In the world, 20 million people suffer annually from floods. Brazil occupies the 11th place in the ranking with 270 thousand people being affected by the floods. This article, therefore, makes a critical analysis of the evolution of the process of urban rainwater management from the traditional drainage phase, with the implementation of structural and non-structural measures with the purpose of repelling water, including the use of sustainable drainage, with the purpose of delaying the flow of water by constructing underground reservoirs, to the present phase when solutions are proposed based on or in harmony with nature, with gray and green structures. We hope to contribute to raising the awareness of managers and of the population so that each one fulfills their role in the appropriate and conscious management of urban rainwater.

Avaliação do desempenho hidráulico de um sistema de drenagem de águas pluviais urbanas / Evaluation of the hydraulic performance of an urban stormwater drainage system

RESUMO A ausência de planejamento e da integração entre as entidades responsáveis pelo gerenciamento da infraestrutura urbana associada à ocupação inadequada do espaço da cidade ocasiona sobrecargas em determinados trechos da rede pluvial. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o desempenho hidráulico do sistema de drenagem de águas pluviais urbanas do Campus Universitário "Professor Zeferino Vaz", de tal forma que sejam identificados quais trechos apresentam sobrecarga e eventualmente inundações locais. Normalmente, em áreas urbanas, os dados hidrológicos disponíveis restringem-se aos dados pluviométricos. Dessa forma, são necessários métodos de transformação de chuva-vazão para o cálculo das vazões afluentes à rede de drenagem. Após a determinação das vazões afluentes, foram avaliadas as condições hidráulicas de operação em regime permanente variado. Por meio de índices de desempenho hidráulico reportados na literatura, foram avaliados graus de sobrecarga em cada trecho da rede de drenagem urbana. Além disso, a elaboração da matriz da contribuição hidráulica da rede de drenagem possibilitou identificar as causas das sobrecargas em cada trecho. As avaliações das redes do campus realizadas com período de retorno de 5 anos mostraram que o campus possui pelo menos 12 pontos de alagamento. Nesse sentido, o índice de desempenho hidráulico e a matriz de contribuições poderão constituir um importante instrumento também para uma eventual reabilitação dessas redes.

ABSTRACT The lack of effective planning and integration between the urban infrastructure administrations associated with the widespread soil development provokes surcharge over the storm sewer pipe network. This work aimed to assess the hydraulic performance of an urban stormwater sewer pipe network located at the main campus of the State University of Campinas, São Paulo, Brazil, in such a manner that it is possible to identify those surcharged reaches and eventually local floods. Since flow rates are not available in urban watersheds, the overland flow was estimated by rainfall-runoff transformation methods. Next, the steady state hydraulic analysis was used to estimate the hydraulic heads in the pipe network. Hydraulic performance index, the ratio of overcharge in each pipe network segment and the hydraulic contribution matrix showed what segments cause each manhole surge. The results for the five-years return period rainfall show that there are at least 12 manhole surge locations in the area, which are vulnerable to local floods. In this sense, the hydraulic performance index and the contribution matrix may be important instruments also for an eventual rehabilitation work to the stormwater sewer pipe network in this area.

Critérios de projeto e benefícios esperados da implantação de técnicas compensatórias em drenagem urbana para controle de escoamentos na fonte, com base em modelagem computacional aplicada a um estudo de caso na zona oeste do Rio de Janeiro / Design criteria and expected benefits due to the implementation of compensatory techniques on urban drainage to control on source urban stormwater runoff, based on computer modeling applied to a case study in the west zone of Rio de Janeiro

RESUMO O processo de urbanização resulta em alterações no ciclo hidrológico prejudiciais à população. Para amenizar esses efeitos, as técnicas compensatórias em drenagem urbana visam à maior sustentabilidade hidrológica na expansão urbana. Nesse sentido, este artigo teve como objetivos avaliar, por meio de modelagem computacional, o efeito da adoção dessas técnicas na escala de lote e da bacia hidrográfica e avançar com diferentes possibilidades de concepção de projeto. A modelagem foi realizada para diversos cenários, considerando a implantação das técnicas de forma isolada e combinada. Os parâmetros utilizados na modelagem visaram verificar possibilidades extremas de aplicação, de modo a disponibilizar dados para balizamento de projetos reais. As chuvas avaliadas possuem variadas durações e intensidades, facilitando a extrapolação dos resultados deste trabalho para bacias hidrográficas de diferentes escalas. Os resultados das simulações indicam potenciais benefícios na drenagem urbana oriundos do uso dessas técnicas no lote, com mais efetividade para as menores chuvas de projeto. Esse foi o caso dos cenários que avaliaram os jardins rebaixados isoladamente ou combinados em série com um reservatório de lote e os cenários de pavimentos permeáveis na calçada que receberiam o escoamento superficial do lote adjacente. Também foi verificado que a combinação paralela de um reservatório de lote com as dimensões propostas pela legislação municipal e um jardim rebaixado em 0,07 m seria capaz de neutralizar, hidrologicamente, os impactos da ocupação do lote para todas as chuvas de projeto analisadas, entretanto o reservatório proposto pela legislação municipal, quando adotado isoladamente, quase não atuou na escala da bacia..

ABSTRACT The urbanization process results in detrimental changes in the hydrological cycle to the population. In order to mitigate these effects, compensatory techniques in urban drainage aim at increasing hydrological sustainability in urban expansion. In this sense, this paper intended to, through computer modeling, evaluate the effect of the adoption of these techniques on site scale and at the watershed scale, as well as to discuss different design concepts. The modeling was performed for different scenarios, considering the implementation of the techniques isolated and combined. The parameters proposed for modeling aimed to check the extreme possibilities for their application in order to make data available for actual projects. The rainfalls have been evaluated for different durations and intensities, thus facilitating the extrapolation of this study results for variable watershed scales. The modeling results pointed to potential benefits on the urban drainage due to the compensatory techniques adoption at the lot scale, with the property owner being capable to easily control the smaller design rainfalls. This was the case of the scenarios with raingardens isolated or combined in series with a lot reservoir or the scenarios where a permeable pavement on sidewalk received runoff from the adjacent lot. The parallel combination of a lot reservoir proposed by the municipal legislation and a raingarden with only 0,07 m depth would be capable of hidrologically neutralize the impacts of the occupation for all project rains analyzed. Nevertheless, the same reservoir proposed by the municipal legislation, when used isolatedly, showed little or none benefits on the basin scale.

Análisis climático de la concentración de metales pesados asociados al sedimento depositado sobre vías urbanas / Climatic analysis of heavy metal concentration associated with urban road-deposited sediment

Objetivo Realizar una evaluación climática (diaria) de la concentración de metales pesados (Pb y Cu) asociada con el sedimento depositado sobre las superficies viales de las localidades de Kennedy y Puente Aranda (Bogotá D.C., Colombia). Adicionalmente, se evaluaran las concentraciones detectadas con respecto a la legislación seleccionada como de referencia para la protección de la salud humana en suelo urbano. Métodos La concentración se determinó mediante espectrometría de absorción atómica con llama; previamente las muestras fueron digeridas en una mezcla de ácido clorhídrico y nítrico (3:1; agua regia). Resultados Se evidencia con respecto a la fracción de tamaño del sedimento vial más cercana a la potencialmente inhalable desde el punto de vista de la salud pública (≤ 10 µm), que las concentraciones metálicas en promedio tienden a aumentar en tiempo seco (29 %). Al respecto, las concentraciones durante estos períodos de tiempo son en promedio 1,69 veces superiores al valor límite más bajo fijado por la normatividad de referencia. No obstante, se sugiere que las concentraciones metálicas están dominadas por el uso del suelo antes que por las condiciones climáticas. Conclusiones Los hallazgos se constituyen en un punto de referencia a nivel colombiano para la discusión y publicación de normatividad ambiental asociada con la protección de la salud humana por metales pesados, y para visualizar futuras líneas de investigación acerca del efecto del cambio climático sobre las concentraciones metálicas en ambientes urbanos.(AU)

Objective To climatically assess (daily) the concentration of heavy metals (Pb and Cu) in sediment deposited on road surfaces of the localities of Kennedy and Puente Aranda (Bogota, D.C., Colombia). Additionally, the detected concentrations are to be evaluated with respect to the legislation chosen as reference point for the protection of human health in urban areas. Methods The concentration was determined by flame atomic absorption spectrometry. The samples were previously digested in a mixture of hydrochloric and nitric acid (3:1; aqua regia). Results The results show, with respect to road sediment closest to the size that could be potentially inhaled from the point of view of public health (≤ 10 µm), that the metal concentrations on average tend to increase in dry weather (29 %). In this regard, the concentrations during these time periods are on average 1.69 times higher than the lowest limit value set by the reference legislation. However, it is suggested that the metal concentrations are mostly due to the use of the land rather than weather conditions. Conclusions The findings are a reference point in Colombia for the discussion and publication of environmental regulations associated with the protection of human health from heavy metals and for visualizing future lines of research about the effect of climate change on metal concentrations in urban environments.(AU)

Performance Evaluation of Low Impact Development Practices Using Linear Regression.

Aims: To develop a modelling methodology for evaluating the cumulative stormwater performance of Low Impact Development technologies on a watershed basis to address stormwater impacts of urban development. Study Design: A method is presented to perform hydrological modelling on large watersheds. Hydrological modelling simulations and linear regression analyses of a small sample of randomly selected lots were performed to generate results which were extrapolated to the entire watershed. Place and Duration of Study: Department of Civil Engineering, Ryerson University, between September 2010 and September 2012. Methodology: Urban hydrological response units were developed by using the K-means cluster analysis procedure to group 6926 lot parcels amenable to the residential rain barrel Low Impact Development practice into clusters. Two versions of a Microsoft Excel macro were developed to run simulations for thousands of lots simultaneously before and after Low Impact Development implementation to determine the total runoff produced by all lots for both cases. The results of computer modelling all lots were compared with the results from developing calculation methods to be used after computer modelling subsets of lots. Two calculation methods based on clustering lots to form urban hydrological response units were developed. A random sample of 5 % of all lots was then extracted from 6616 lots amenable to the porous pavement Low Impact Development. Stepwise linear regression and linear regression were performed on the random sample for each case of no Low Impact Development and with Low Impact Development. Regression equations were used to extrapolate results from the sample to the entire data set to determine the total runoff volume produced by each set of lots. Results: Results from the cluster-based calculation methods developed as applied to residential rain barrels were unsatisfactory since they did not approximate the output values from modelling all lots using software. The alternative method applied to porous pavement Low Impact Development implementation, entailing stepwise linear regression and linear regression, produced 945,382.97 m3 and 747,380.13 m3 of total runoff respectively. These values closely approximated corresponding values generated by the modelling software of 937,088.58 m3 and 746,462.40 m3. Conclusion: The formation of urban hydrological response units may be unnecessary for hydrological modelling Low Impact Development technologies for large watersheds. Hydrological characteristics for only a small, randomly selected subset of all lots can be used to determine total runoff volume produced by all lots in the watershed before and after Low Impact Development implementation.