ASPECTOS QUALITATIVOS E QUANTITATIVOS DA ÁGUA DE …livros01.livrosgratis.com.br/cp095478.pdf · 2016-01-25 · suspended, coliforms and flowrate. Floating method was used to assess

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

ASPECTOS QUALITATIVOS E QUANTITATIVOS DA ÁGUA DE

DRENAGEM PLUVIAL EM SUB-BACIA URBANA NA CIDADE DE

BRASÍLIA-DF

VANUSA MEIRELES GOMES

ORIENTADOR: NÉSTOR ALDO CAMPANA

CO-ORIENTADOR: RICARDO SILVEIRA BERNARDES

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM TECNOLOGIA AMBIENTAL E

RECURSOS HÍDRICOS

PUBLICAÇÃO: PTARH.DM –068/2004

BRASÍLIA/DF: JULHO – 2004

Livros Grátis

http://www.livrosgratis.com.br

Milhares de livros grátis para download.

ii

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

ASPECTOS QUALITATIVOS E QUANTITATIVOS DA ÁGUA DE DRENAGEM

PLUVIAL EM SUB-BACIA URBANA NA CIDADE DE BRASÍLIA-DF

VANUSA MEIRELES GOMES

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE

ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DA FACULDADE DE TECNOLOGIA DA

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS

NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE.

APROVADA POR:

Prof. Néstor Aldo Campana, DSc (ENC-UnB)

(ORIENTADOR)

Prof. Ricardo Silveira Bernardes, PhD (ENC-UnB)

(CO-ORIENTADOR)

Prof. Sergio Koide, PhD (ENC-UnB)

(EXAMINADOR INTERNO)

Prof.Márcio Benedito Baptista, DSc (EHR-UFMG)

(EXAMINADOR EXTERNO)

BRASÍLIA/DF, 09 DE JULHO DE 2004.

iii

FICHA CATALOGRÁFICA

GOMES, VANUSA MEIRELES

Aspectos qualitativos e Quantitativos da água de drenagem pluvial em sub-bacia urbana na cidade de Brasília-DF. [Distrito Federal] 2004 xiv, 85p., 210 x 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, 2004). Dissertação de Mestrado – Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. 1. Drenagem urbana 2. Qualidade de água pluvial 3. Quantidade de água pluvial 4. Poluição de corpos d’água I. ENC/FT/UnB II. Título (série)

REFERÊNCIA BIBLIOFRÁFICA

GOMES, V.M. (2004). Aspectos qualitativos e quantitativos da água de drenagem pluvial

em sub-bacia urbana na cidade de Brasília-DF. Dissertação de Mestrado em Tecnologia

Ambiental e Recursos Hídricos, publicação PTARH.DM-068/04, Departamento de

Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 85p.

CESSÃO DE DIREITOS

NOME DO AUTOR: Vanusa Meireles Gomes

TÍTULO DA DISSERTAÇÃO: Aspectos qualitativos e quantitativos da água de drenagem

pluvial em sub-bacia urbana na cidade de Brasília-DF.

GRAU: Mestre ANO: 2004

É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta dissertação

de mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e

científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte dessa dissertação

de mestrado pode ser reproduzida sem autorização por escrito do autor.

Vanusa Meireles Gomes

SHIS QI 28 Conj. 03 Casa 17 Lago Sul

71.670-230 Brasília DF Brasil

iv

“Eu dormia e sonhava que a vida era alegria. Acordei e vi que a vida era serviço. Servi e

descobri que o serviço é alegria.” (Rabindranath Tagore)

Ao meu pai (Gilberto), que

partiu do nosso convívio

quando iniciava este trabalho,

mas que estará sempre em meu

coração, dedico.

v

AGRADECIMENTOS

A Deus por toda força concedida, que me faz seguir confiante, enfrentando com muita

coragem as dificuldades da vida;

A minha mãe Nazaré, minha irmã Gertrudes e meu irmão Gilberto por tanto amor e por

estarem sempre ao meu lado, incondicionalmente;

Ao meu amor Ednardo por todo o carinho, apoio em tudo, pelo exemplo de persistência,

por suportar meus momentos de impaciência e preocupação e principalmente por me fazer

sentir tão amada;

A toda minha família que torce por mim, mesmo de longe, e em especial a minha prima

Marilac pelo apóio e incentivo desde a época de colégio, e até hoje dando sugestões para

uma melhor conclusão dessa dissertação;

Ao meu povo nordestino, com o exemplo de resistência e fé, mesmo enfrentando tantos

problemas com a escassez de água;

Aos meus colegas de turma Adriana, André, César, Josélia, Marcelo, Marco Neves e

Viviane pelo companheirismo e em especial às amigas Andrea Naritza, Andrea Barnez,

Christinne, Janaina e Renata por tantas dúvidas esclarecidas e maior proximidade;

Ao meu amigo e quase co-orientador Gustavo por boas sugestões para melhoramento do

trabalho, pela ajuda nas coletas e por muito apoio nos momentos difíceis;

Aos meus grandes amigos Janaina e Vicente, pelo enorme apoio e carinho durante todo o

curso e em especial durante as correções, vocês foram essenciais para a conclusão desse

trabalho;

Aos meus queridos colegas de trabalho Giovanni Henke e Álvaro Cappellesso que fizeram

muito mais que ajudar nas coletas, tornaram-se verdadeiros amigos;

Aos amigos de outras turmas que de alguma forma me deram apoio como Jazielli, Erica,

Selma, Mônica, Juliana, Betânia, Marquinho, Jackson, Daniela (Dandan) e aos novos

colegas de sala Simoneli e Thales;

Às minhas queridas amigas Adriana, Janisse e Daniele por tanto apoio e torcida;

Ao professor Nestor e Ricardo pela orientação, boas idéias, paciência e estarem a

disposição todas as vezes que precisei;

vi

A todos os professores do PTARH pela grande ajuda nas disciplinas, especialmente ao

professor Koide por acompanhar de perto o início do trabalho e a professora Cristina pela

boa receptividade, compreensão e apoio quando comecei a freqüentar o mestrado em 2000;

Ao professor Márcio Baptista por todas as sugestões e comentários no momento da defesa

e principalmente por todo o apoio durante as correções;

Aos funcionários do laboratório de análise de águas André, Boy e Bruno por sempre

estarem dispostos a me ajudar com bom humor e simpatia;

Ao professor Geraldo Boaventura do Laboratório de Geoquímica-Lageq pela análise de

metais e a grande ajuda e boa receptividade dos funcionários Fernando, Vitor, Fortes e

Renato;

Ao Artur do Laboratório de Engenharia Mecânica pela confecção de algumas peças e por

estar sempre disposto a me receber, mesmo estando sempre muito ocupado;

Aos carpinteiros da Prefeitura do Campus, Francisco (Chico) e Antônio (Gaiolão) por

fazerem os furos na parede da galeria de água pluvial com muita boa vontade;

Ao Marcos Pufal e todos os funcionários do Projeto Descoberto pela ajuda nos trabalhos de

campo;

A Erliene pela ajuda sempre bem humorada;

Ao professor Carlos Kleber do Departamento de Química pelo empréstimo de algumas

vidrarias para análise de óleos e graxas;

À Novacap pela autorização para realização dos trabalhos na rede de drenagem pluvial e

por disponibilizar projetos e plantas;

A CPRM pela liberação do trabalho na semana da defesa e por disponibilizar as instalações

da empresa para realização das correções;

A Sílvia Lúcia por todo o apoio e compreensão durante o período da defesa e correções;

Ao meu novo amigo Bernardo, por todo apoio durante as correções;

A família de D. Anatália e Mirian pelo carinho e pelo empréstimo do computador;

Ao CNPq pela concessão do auxílio financeiro;

Depois de concluída esta dissertação posso dizer que, sendo este um trabalho de

contribuição tão pequena para um uso mais racional da água, mesmo assim foi necessária a

ajuda de muitas pessoas. É bem provável que eu tenha esquecido de citar alguém, assim,

sintam-se agradecidas todas as pessoas que contribuíram com trabalho, opiniões, carinho,

apoio, que torceram para que chovesse ou simplesmente fazem parte de minha vida.

vii

ASPECTOS QUALITATIVOS E QUANTITATIVOS DA ÁGUA DE DRENAGEM

PLUVIAL EM SUB-BACIA URBANA NA CIDADE DE BRASÍLIA-DF

RESUMO

Atualmente tem se observado a crescente utilização de alternativas de controle de

enchentes na fonte. Medidas de controles como pavimentos permeáveis, reservatórios,

trincheira de infiltração, entre outras, têm se mostrado eficientes quanto ao controle

quantitativo do escoamento superficial. Porém, não se conhece o tipo e a magnitude do

impacto causado ao solo ou às águas subterrâneas devido aos poluentes carreados pelas

águas drenadas superficialmente.

Diante da possibilidade de contaminação de solo e águas subterrâneas por meio de medidas

alternativas de controle de enchentes, ou de contaminação de corpos d’água receptores por

fontes difusas, tentou-se, com o presente trabalho, conhecer a qualidade da água

proveniente do escoamento superficial urbano, de uma área da cidade de Brasília. Para isto,

foi executado o monitoramento de uma rede de drenagem pluvial desse local, onde foram

coletadas amostras de água para análise de qualidade, além de serem feitas medições de

vazão no momento da coleta.

Foram feitas sete campanhas de coleta de dados, divididas entre dois locais, sendo que a

primeira ocorreu em outubro de 2003 e a última em fevereiro de 2004. Os parâmetros de

qualidade analisados foram: temperatura, pH, condutividade, DBO, DQO, orto-fosfato,

nitrato, coliformes totais e termotolerantes, sólidos em suspensão, metais e óleos e graxas.

A velocidade do escoamento no interior da tubulação de água pluvial foi medida com a

utilização de flutuadores.

A comparação dos resultados obtidos referentes à carga de parâmetros como DQO, DBO,

sólidos em suspensão e óleos e graxas, com padrões de carga per capita de esgoto

doméstico, revelam valores expressivos, que correspondem a produção de um grande

número de habitantes.

viii

QUALITATIVE AND QUANTITATIVE CARACTERIZATION OF THE

RAINFALL DRAINAGE

ABSTRACT

Currently it has been observed the development of alternative methods for flood control

such as permeable pavements, reservoirs, infiltration trenches and others. These methods

have been proved to be an efficient tool for surficial runoff quantitative control.

Nevertheless, it is unknown the impact caused on the soil and the groundwater due to the

pollutants carried by the urban drainage waters.

Thus, the main motivation of this research was the limited information about the water

quality attributable to diffused sources contamination during a flood occurrence. The

research focused on the evaluation of the urban drainage water by monitoring two different

sites from the Brasilia metropolitan area during October 2003 and February 2004. The

following parameters were measured to appraise the water quality: temperature, pH,

conductivity, BOD, COD, orthophosphate, nitrate, heavy metals, oil and grease, solid

suspended, coliforms and flowrate. Floating method was used to assess the water velocity

inside the drainage water pipelines.

The obtained results demonstrated that the load charges of COD, BOD, suspended solids

and oils were closed to the domestic wastewater demand, and their values were very

expressive.

ix

ÍNDICE

1- INTRODUÇÃO.......................................................................................................... 1

2- OBJETIVOS ............................................................................................................... 4

3- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 5

3.1- URBANIZAÇÃO....................................................................................................... 5

3.2- DRENAGEM URBANA............................................................................................ 7

3.3- MEDIDAS DE CONTROLE DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL......................... 9

3.4- FONTES POLUIDORAS......................................................................................... 12

3.5- IMPACTOS NA QUALIDADE DA ÁGUA DOS CORPOS RECEPTORES......... 14

3.6- PARÂMETROS UTILIZADOS PARA ANÁLISE DE QUALIDADE................... 16

3.7- MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DAS CARGAS POLUIDORAS ............................ 19

3.8- MÉTODOS UTILIZADOS PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO .................................. 21

3.9- DIRETRIZES PARA O MONITORAMENTO DE PARÂMETROS DE

QUALIDADE E QUANTIDADE DA ÁGUA DE DRENAGEM PLUVIAL................. 24

4 – ASPECTOS DA ÁREA DE ESTUDO ........................................................... 26

5 – METODOLOGIA ................................................................................................. 30

5.1- DESCRIÇÃO DOS LOCAIS DE COLETA DE DADOS E EVENTOS

AMOSTRADOS.............................................................................................................. 30

5.2- ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DO PROCEDIMENTO METODOLÓGICO

......................................................................................................................................... 33

5.2.1- Metodologia para medição de velocidade ........................................................ 33

5.2.2- Metodologia para coleta de amostras............................................................... 40

5.3- INSTALAÇÃO DO PLUVIÓGRAFO..................................................................... 44

5.4- ANÁLISE DAS AMOSTRAS.................................................................................. 45

6 - ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS.......................................... 47

x

6.1 – COLETA DE AMOSTRAS EM ÉPOCA DE ESTIAGEM .................................... 47

6.2 – COLETAS DE AMOSTRAS NO PERÍODO CHUVOSO ..................................... 48

6.2.1 – Dados de qualidade......................................................................................... 49

6.2.2 – Dados de vazão................................................................................................ 55

6.3 – HIDROGRAMA E POLUTOGRAMA .................................................................. 58

6.4 – CONCENTRAÇÃO MÉDIA DO EVENTO PARCIAL – CMEP .......................... 62

6.5 – PRECIPITAÇÃO DIÁRIA ..................................................................................... 64

6.6 – LEVANTAMENTO DE CARGAS DE POLUENTES DURANTE EVENTOS DE

PRECIPITAÇÃO ............................................................................................................ 67

6.6.1 – Carga acumulada ............................................................................................ 70

7 – CONCLUSÕES...................................................................................................... 72

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ 76

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS EM APUD ......................................................... 80

APÊNDICES ...................................................................................................................... 81

xi

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 3.1 - Processos que ocorrem numa área urbana.......................................................... 6

Figura 3.2 - Visão integrada dos aspectos da água no ambiente urbano (Fonte: Tucci,

2003a)................................................................................................................

12

Figura 3.3 - Perfil de velocidade em seção transversal de canais.......................................... 22

Figura 4.1 - Delimitação da área de contribuição da rede de drenagem(Ikonos,

29/04/01).............................................................................................................

26

Figura 4.2 – Rede de drenagem pluvial da bacia em estudo.................................................. 28

Figura 4.3 - Gráfico climatológico......................................................................................... 29

Figura 5.1 - Planta baixa e corte dos poços de visita utilizados no ponto A......................... 31

Figura 5.2 - Planta baixa e corte do sistema de coleta de dados no ponto B.......................... 32

Figura 5.3 - Escavação lateral à galeria de águas pluviais..................................................... 35

Figura 5.4 - Desenho esquemático da peça de nylon............................................................. 36

Figura 5.5 - Esquema do local de medição de vazão e coleta de amostras - Ponto B............ 36

Figura 5.6 - Tubos de Pitot deformados devido ao escoamento no interior da galeria.......... 38

Figura 5.7 - Aumento do nível do lençol freático no ponto B................................................ 38

Figura 5.8 - Régua instalada no ponto de deságüe da rede de drenagem pluvial................... 40

Figura 5.9 - Coletor de amostra de água utilizado nos pontos A e B................................... 41

Figura 5.10 - Torneiras instaladas na parede da galeria de água pluvial no ponto B............. 41

Figura 5.11 - Escoamento na rede de drenagem pluvial no período de estiagem no ponto

A..........................................................................................................................

43

Figura 5.12 - Escoamento na rede de drenagem pluvial no período de estiagem no ponto

B..........................................................................................................................

43

Figura 5.13 - Localização do pluviógrafo instalado na área em estudo................................. 44

Figura 5.14 - Pluviógrafo instalado na área em estudo.......................................................... 45

Figura 6.1 - Curva cota vazão correspondente ao ponto A.................................................... 58

Figura 6.2 - Curva cota vazão correspondente ao ponto B.................................................... 58

Figura 6.3 - Hidrogramas e polutogramas referentes aos eventos 1A e 2A .......................... 59

Figura 6.4 - Hidrogramas e polutogramas referentes aos eventos 1B e 3B........................... 60

xii

Figura 6.5 - Hidrogramas e polutogramas referentes aos eventos 2B e 4B .......................... 61

Figura 6.6 - Gráfico que relaciona a precipitação e a concentrações de condutividade,

DQO e sólidos em suspensão............................................................................

66

Figura 6.7 – Cargas referentes aos eventos 1A, 2A e 3A....................................................... 67

Figura 6.8 – Cargas referentes aos eventos 1B e 3B.............................................................. 68

Figura 6.9 – Cargas referentes aos eventos 2B e 4B.............................................................. 69

xiii

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 3.1 - Intervalos máximos para medida de qualidade de água..................................... 25

Tabela 5.1 – Data e local referentes às campanhas de coleta de dados.................................. 33

Tabela 5.2 - Métodos utilizados para análise dos parâmetros................................................ 46

Tabela 6.1 - Parâmetros de qualidade da água de amostra coletada no ponto de deságüe da

rede de drenagem pluvial....................................................................................

47

Tabela 6.2 – Comparação entre esgoto bruto e resultado obtido........................................... 48

Tabela 6.3 - Dados de qualidade do evento 1A (25/01/04).................................................... 49



Tabela 6.6 - Dados de qualidade do evento 1B (08/10/03).................................................... 50




Tabela 6.10 - Qualidade de esgoto bruto e de efluente de estações de tratamento,

concentrações típicas – Médias em mg/l. (Fonte: Jordão e Pessoa, 1995).........

52

Tabela 6.11 - Concentração Média do Evento Parcial dos elementos químicos.................... 53

Tabela 6.12 - Variação da concentração média do evento para alguns metais pesados

(Gromaire-Mertz et al., 1999).............................................................................

54

Tabela 6.13 - Carga acumulada de metais nos eventos 1A, 2A, 3A, 2B, 3B e 4B................ 55

Tabela 6.14 - Dados de velocidade e de vazão coletados no Ponto A................................... 56

Tabela 6.15 - Dados de velocidade e de vazão coletados no Ponto B (eventos 1B e 2B)..... 57

Tabela 6.16 - Dados de velocidade e de vazão coletados no Ponto B (eventos 3B e 4B)..... 57

Tabela 6.17 - Concentração Média do Evento Parcial-CMEP do ponto A............................ 62

Tabela 6.18 - Concentração Média do Evento Parcial-CMEP do ponto B............................ 62

Tabela 6.19 - Variação da concentração média do evento para os parâmetros sólidos em

suspensão, DQO e DBO (Gromaire-Mertz et al., 1999)..................................

63

Tabela 6.20 – Comparação entre carga acumulada, carga/habitante/dia e densidade de

habitantes equivalentes.....................................................................................

70

xiv

Tabela A1 – Precipitação diária de 20 de agosto de 2003 a 20 de outubro de 2003.............. 82

Tabela A2 – Precipitação diária de 21 de outubro de 2003 a 25 de dezembro de 2003........ 83

Tabela A3 – Precipitação diária de 26 de dezembro de 2003 a 10 de fevereiro de 2004...... 84

RELAÇÃO DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAÇÕES

ADCP.......................................................................…….Acoustic Doppler Current Profiler

ADV…….................................................................................Acoustic Doppler Velocimeter

ASCE..............................................................................American Society of Civil Engineers

Aw…………………………………………………...………………………..Clima tropical

CAESB..........................................................Companhia de Saneamento do Distrito Federal

Cb..........................................................................................................................Cambissolo

CEUB....................................................................................Centro Universitário de Brasília

CME.......................................................................................Concentração Média do Evento

CMEP........................................................................Concentração Média do Evento Parcial

CONAMA...................................................................Conselho Nacional de Meio Ambiente

COT...................................................................................................Carbono Orgânico Total

Cwa.......Clima tropical de altitude – Temperatura <18o C (mês frio) e >22o C (mês quente)

Cwb.......Clima tropical de altitude – Temperatura <18o C (mês frio) e <22o C (mês quente)

DBO..................................................................................Demanda Bioquímica de Oxigênio

DF....................................................................................................................Distrito Federal

DQO.......................................................................................Demanda Química de Oxigênio

EMBRAPA......................................................Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

ETE.....................................................................................Estação de Tratamento de Esgoto

ICP/AES............ Espectrômetro de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado

INMET.............................................................................Instituto Nacional de Meteorologia

LE................................................................................................Latossolo Vermelho-Escuro

LV.............................................................................................Latossolo Vermelho-Amarelo

MTBE...............................................................................................….Metil Tetra-Butil Éter

Novacap................................................Companhia Urbanizadora da Nova Capital do Brasil

NURP……………………………………………..Nationwide Urban Runoff Program-USA

pH....................................................................................................Potencial Hidrogeniônico

RIMA....................................................................................Relatório de Impacto Ambiental

UnB...................................................................................................Universidade de Brasília

xv

USGS......................................................………………….United States Geological Survey

WEF………………...………………………………………Water Environment Federation

1

1- INTRODUÇÃO

A caracterização qualitativa e quantitativa das águas de drenagem pluvial, bem como a

aplicação de um sistema de monitoramento e a elaboração de um banco de dados

georreferenciado são atividades de grande importância para um eficiente gerenciamento de

dos corpos d’água receptores. As águas provenientes do escoamento superficial urbano

podem influenciar de forma significativa nas características dos corpos d’água receptores.

Essa influência se processa, muitas vezes, na forma de impactos negativos, principalmente

no tocante à carga poluidora carreada pelo escoamento superficial. Por isso, para que se

possa realizar qualquer atividade objetivando a atenuação desses impactos, faz-se

necessário o mais amplo conhecimento da situação em que se encontra o sistema de

drenagem pluvial da área que se pretende analisar.

Segundo Ramos et al. (1999), a falta de Planos Diretores de Drenagem Urbana que

favoreçam o equacionamento dos problemas de drenagem sob o ponto de vista da bacia

hidrográfica, a falta de mecanismos legais e administrativos eficientes que permitam uma

correta gestão dos problemas causados devido ao processo de urbanização e a concepção

inadequada dos projetos de drenagem urbana, contribuem para o agravamento do

problema.

Do ponto de vista mundial, alguns países desenvolvidos já avançaram muito em relação ao

equacionamento de problemas de drenagem urbana, tanto por meio de mecanismos legais,

institucionais, administrativos e financeiros, quanto por meio de uma nova filosofia de

concepção de projetos de drenagem. No Brasil, esses mecanismos são ainda muito

incipientes, dificultando ações no sentido de preservar os centros urbanos de calamidades

provocadas por inundações e proteger os corpos d'água receptores de grandes cargas

poluentes. Outra grande dificuldade ainda enfrentada no Brasil é a escassez de planos

diretores de drenagem urbana, além da pequena ênfase dada à qualidade da água nos

poucos planos diretores existentes.

A adoção de uma nova filosofia de projeto de drenagem urbana, onde é priorizada a adoção

de medidas alternativas de controle de enchentes urbanas, tem contribuído para a redução

dos elevados custos das obras de drenagem urbana, integrando-se o meio ambiente e a

2

ocupação urbana. Essas medidas têm por base o equacionamento do problema onde ele

ocorre, tentando-se reduzir o volume de água escoado por meio de infiltração no solo ou

com a utilização de bacias de contenção ou detenção, e não apenas transferindo

rapidamente esse volume para jusante.

Porém, há que se atentar para os impactos negativos que essas medidas podem ocasionar,

como é o caso da contaminação do solo ou das águas subterrâneas. Assim, faz-se

necessário o conhecimento das características da qualidade das águas provenientes do

escoamento superficial, para que se possa estudar o tipo de impacto causado e,

conseqüentemente, as medidas adotadas para reduzir ou eliminar os impactos.

Com relação à qualidade das águas pluviais, os estudos desenvolvidos nesse sentido são

bem significativos nos países desenvolvidos, porém, aqui no Brasil, esse estudo é ainda

recente, existindo poucos trabalhos relacionados ao assunto. Isto pode ser creditado à

preocupação maior dada à quantidade dessas águas que, com a crescente aglomeração das

grandes cidades, têm causado inundações; ou ainda, pode ser devido ao desconhecimento

dos importantes poluentes que podem ser encontrados nessas águas, os quais podem

contaminar os cursos d’água.

Uma das premissas para o equacionamento de certos problemas urbanos é conhecer o

sistema de drenagem por meio da caracterização qualitativa e quantitativa da água pluvial.

Assim, o presente trabalho pretende adotar procedimentos para o monitoramento quali-

quantitativo do escoamento superficial em área urbana, com o intuito de identificar a

dimensão desses problemas. Com isso, acredita-se estar contribuindo para viabilizar a

implementação de medidas de controle que permitam reduzir os efeitos negativos da

urbanização nas características das águas escoadas.

Este trabalho apresenta-se estruturado em capítulos, de acordo com o que se segue. O

capítulo 1 compreende a introdução, o presente capítulo. No capítulo 2 estão expostos os

objetivos, divididos entre principal e específicos. O capítulo 3 é composto pela revisão

bibliográfica, onde estão discutidos os aspectos mais relevantes da pesquisa. Faz-se então

um breve comentário sobre urbanização. Em seguida é feita uma explanação sobre

poluição entre aspectos de causas (fontes), conseqüências (impactos) e métodos de

avaliação. É explanado também os métodos de medição de vazão e as diretrizes para

3

execução de um monitoramento quali-quantitativo das águas de drenagem pluvial. Já o

capítulo 4 trata das características da área em estudo, como a localização e aspectos da área

escolhida para o trabalho. A metodologia do trabalho é exposta no capítulo 5, onde é feita a

descrição da montagem dos equipamentos e como foram desenvolvidos todos os

experimentos, além de informar os métodos de análise dos resultados obtidos. No capítulo

6 são apresentados os dados resultantes do trabalho e são feitas a interpretação e a

discussão dos mesmos. O capítulo 7 expõe as conclusões alcançadas, além das sugestões

para pesquisas futuras.

4

2- OBJETIVOS

O objetivo principal deste trabalho é fazer uma análise dos aspectos qualitativos e

quantitativos do escoamento de drenagem pluvial de uma área urbana localizada em

Brasília-DF. Para isso, têm-se como objetivos específicos:

analisar a presença de poluentes na água drenada nesse tipo de bacia;

analisar o comportamento da concentração e da carga dos poluentes ao longo do evento

de precipitação;

analisar o comportamento da concentração e da carga dos poluentes ao longo do

período chuvoso;

analisar o comportamento da vazão ao longo do evento de precipitação;

analisar o comportamento da vazão ao longo do período chuvoso;

avaliar a carga de poluentes que será acumulada no corpo receptor, proveniente do

escoamento superficial, em decorrência do evento de chuva.

5

3- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1- URBANIZAÇÃO

A urbanização é um processo que acarreta mudanças que podem provocar grandes

benefícios, trazendo praticidade ao dia a dia da população, porém, por outro lado, pode

desencadear conseqüências bastante desagradáveis, afetando a qualidade de vida de cada

cidadão. A principal causa dos malefícios oriundos da urbanização está ligada à falta de

um planejamento integrado referente aos aspectos de transporte, saneamento, habitação,

entre outros, que deve ser feito sempre de forma antecessora ao crescimento de um centro

urbano. As conseqüências indesejáveis estão muitas vezes relacionadas a problemas

ambientais, dentre as quais se destacam as inundações e a poluição dos cursos d'água.

Segundo Tucci et al. (1995), as enchentes urbanas constituem-se num dos importantes

impactos sobre a sociedade. Esses impactos podem ocorrer devido à urbanização ou a

inundação natural da várzea ribeirinha.

Os principais problemas causados ao comportamento hidrológico em uma bacia

hidrográfica, associados à urbanização, são o aumento do pico de vazão de cheia, a

antecipação no tempo dessa vazão máxima e o aumento do escoamento superficial

(Campana e Tucci, 1999).

Segundo Porto et al. (2001), as conseqüências da urbanização que mais interferem com a

drenagem urbana são as alterações do escoamento superficial direto. Para os casos

extremos, verifica-se que o pico de cheia numa bacia urbanizada pode chegar a ser seis

vezes maior do que o pico desta mesma bacia em condições naturais. Existem também

conseqüências da urbanização sobre o clima, porém de pequena escala, mas podem, a

longo prazo, introduzir alterações significativas no balanço hídrico, com impactos

inclusive sobre a qualidade das águas. A urbanização tem também conseqüências não

hidrológicas que interferem significativamente nas questões de drenagem urbana,

principalmente nas condições brasileiras das últimas décadas. Estes impactos são: a

proliferação de loteamentos executados sem condições adequadas, ocupação de áreas

impróprias (várzeas de inundação), proliferação de favelas e invasões, ocupação extensa e

6

adensada dificultando a construção de canalizações e eliminando áreas de armazenamento

da água escoada, crescimento acelerado da disputa por recursos financeiros entre os

diversos setores da administração urbana, dificuldade na aplicação de medidas para

disciplinar a ocupação do solo devido a conflitos de interesses e colocação em segundo

plano de políticas de médio e longo prazo. A figura 3.1 mostra a relação entre os diversos

processos que ocorrem em uma área urbana.

Figura 3.1 - Processos que ocorrem numa área urbana (Hall, 1984 apud Porto et al., 2001,

modificado)

URBANIZAÇÃO

Densidade

populacional

aumenta

Densidade de

construções

aumenta

Volume de águas

servidas aumenta Demanda de

água aumenta

Área

impermeabilizada

aumenta

Modificações

no sistema de

drenagem

Problemas de

recursos hídricos

Clima urbano

se altera

Qualidade das

águas pluviais

deteriora

Recarga

subterrânea

diminui

Escoamento

superficial

direto aumenta

Velocidade do

escoamento

aumenta

Qualidade dos

cursos receptores

deteriora

Vazões

básicas

diminuem

Picos de

cheias

aumentam

Tempos de

concentração e

recessão

menoresProblemas de

controle de

poluição

Problemas de

controle de

inundações

7

Outro problema decorrente do crescimento urbano que pode afetar o sistema de drenagem

está relacionado à poluição que atinge as águas de escoamento. O sedimento carreado pode

ser uma importante carga poluente, ocasionando sérios prejuízos tanto aos cursos d'água

que recebem as águas pluviais, quanto aos instrumentos utilizados para diminuir a vazão

ou tratar a água escoada, como é o caso das bacias de percolação e dos pavimentos

porosos. O estudo de Nelson e Booth (2002) desenvolvido na bacia hidrográfica localizada

a oeste de Washington, com 144km2, com o objetivo de avaliar a relação entre os efeitos

das práticas de uso da terra, inclusive urbanização, e a produção de sedimentos, levou a

conclusão de que a atividade humana, particularmente o desenvolvimento urbano, tem

causado um aumento de aproximadamente 50% na produção anual de sedimentos,

totalizando 44ton/km2/ano, na área estudada. As principais conseqüências desse aumento

são a mortandade de peixes e a degradação na qualidade da água.

Segundo Pompêo (2000), o problema das cheias urbanas deve ser tratado de forma a

incorporar a dinâmica populacional e o planejamento multissetorial, promovendo assim

uma ação integrada que permita a articulação de forma sustentável do tratamento das

enchentes urbanas e das políticas de saneamento e de recursos hídricos.

3.2- DRENAGEM URBANA

Com o crescimento das zonas urbanas houve também o crescimento das superfícies

impermeáveis. A construção de edificações, estradas, calçadas, entre outras, contribuiu

para um aumento do volume e da velocidade do escoamento superficial. Este aumento

ocasionou o surgimento das inundações urbanas. Em conseqüência, houve a necessidade

da criação de mecanismos que impedissem a inundação.

Os primeiros sistemas tradicionais ou convencionais de drenagem são conhecidos como

sistemas unitários ou combinados. Estes sistemas conduzem o escoamento superficial

drenado juntamente com os esgotos domésticos e industriais. Existem também os sistemas

separados, ou seja, as águas pluviais escoam por tubulações distintas do esgoto doméstico

ou industrial.

8

Baseados no conceito higienista, os sistemas convencionais são implantados para retirar, o

mais rápido possível, toda a água precipitada que poderá causar problemas para um centro

urbano. Assim, são utilizadas obras hidráulicas como canalizações e retificações de rios,

condutos subterrâneos, entre outras. Porém, com o aumento de áreas impermeáveis, a

capacidade de utilização destas obras pode ser superada, exigindo, intervenções mais

complexas, ou o aumento do diâmetro das tubulações inicialmente utilizadas. Essas

modificações são muito onerosas, dificultando sua implementação. Além disso, resolvem o

problema de forma localizada, a medida que transferem o excesso de água para jusante.

Além dos sistemas de drenagem combinados e separados, existem atualmente os sistemas

ditos ambientalistas ou compensatórios, onde se admite a convivência com a água no meio

urbano, integrando-se o meio ambiente à cidade, de forma a compensar os efeitos da

urbanização sobre o ciclo hidrológico.

Os sistemas de drenagem também são definidos de acordo com a abrangência desses. O

sistema que capta o escoamento originário em lote, condomínio, estacionamento, parque,

ou seja, em pequenas áreas, é definido como sistema de drenagem na fonte. A

microdrenagem é um tipo de sistema formado por condutos pertencentes a um loteamento

ou rede primária urbana. Já a macrodrenagem representa os sistemas coletores de vários

sistemas de microdrenagem. Em geral estes sistemas envolvem áreas maiores que 2 km2 e

são projetados para suportar precipitações maiores que os dos sistemas de microdrenagem.

(Tucci, 2003b).

Dentro da nova concepção de projeto de drenagem, onde se pretende não somente livrar-se

o mais rápido possível da água precipitada, mas fazer com que seja controlado o deságüe a

jusante, existem medidas alternativas de controle de enchente. Essas medidas, em geral,

reúnem diferentes soluções, envolvendo equipes multidisciplinares. Dentre essas podem

ser citadas as bacias de percolação, os planos, trincheiras e valos de infiltração, os

pavimentos porosos, os armazenamentos em coberturas, estacionamentos e

microreservatórios e as bacias de amortecimento de cheias.

Um outro ponto importante a ser salientado quanto à drenagem urbana é a lavagem de

poluentes depositados nas superfícies dos centros urbanos, pelo escoamento das águas

pluviais, o que pode causar impactos negativos nos corpos d’água receptores, ou problemas

9

nos sistemas de controle de enchentes. Porém, devido ao crescimento do uso de sistemas

de drenagem alternativos é ainda mais necessário tratar o problema da qualidade da água

como um aspecto indissociável ao aspecto de quantidade.

Segundo Ide (1985) e Chebbo (1992) apud Souza (2002), a carga de poluição pode ser tão

nociva como os esgotos domésticos, e da mesma ordem de grandeza, assim, não pode ser

desconsiderada.

3.3- MEDIDAS DE CONTROLE DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Para a utilização de qualquer intervenção com o objetivo de controle do escoamento

superficial urbano, há que se planejar quais as medidas a serem utilizadas, visto que em

geral é necessário o emprego de várias medidas associadas entre si, para uma melhor

eficiência.

As medidas alternativas de controle estão sendo cada vez mais utilizadas, já que propiciam

a retomada das condições relativas ao processo hidrológico da época de pré-ocupação da

bacia hidrográfica. Pelo fato de que a utilização de algumas dessas medidas ser ainda

recente, não se sabe ao certo que tipo de problema essas medidas podem apresentar ao

longo do tempo, além de não existirem ainda padrões de projeto.

Existem ações preventivas que, no caso da qualidade da água, têm o objetivo de evitar que

poluentes atinjam as águas escoadas superficialmente. Porém, existem também as medidas

corretivas que atuam no sentido de “tratar” o efluente do escoamento superficial. Segundo

a EPA (2002), as ações preventivas podem ser realizadas em nível individual ou domiciliar

e em nível governamental. As medidas individualizadas ou domiciliares podem ser:

• Manter lixo, dejetos de animais, restos de vegetação e destroços em geral longe de

sarjetas e canais de drenagem, visto que esses deságuam diretamente em lagos,

riachos, rios e alagadiços;

• Usar produtos químicos de jardinagem com parcimônia e de maneira direcionada;

• Não depositar óleos usados, tintas e outros químicos domésticos em sistemas de

drenagem;

10

• Limpar os respingos de óleo de freio, óleos e graxas. Não lavar esses produtos para

a rua, onde eles podem alcançar riachos ou lagos;

• Controlar a erosão do solo em cada propriedade particular plantando algum tipo de

cobertura vegetal, estabilizando áreas propensas à erosão;

• Limitar a quantidade de área impermeável nos jardins e sempre que possível usar

pavimentos permeáveis para contribuir na infiltração d’água;

• Permitir que cresçam vegetações ao longo dos cursos d’água para diminuir a vazão

e propiciar uma maior absorção dos poluentes;

• Usar alternativas naturais de fertilizantes e pesticidas. Quando houver necessidade

do uso de produtos químicos, testar o solo para saber a quantidade certa para cada

tipo de solo;

• Não lavar ruas e calçadas e sim varrer, tomando cuidado com a disposição final dos

resíduos;

• Desviar, sempre que possível, o escoamento de superfícies pavimentadas para áreas

gramadas, para que a água possa vagarosamente infiltrar no solo;

• Lavar o carro em local gramado para que a água com sabão ou óleo possa infiltrar

no solo;

• Cobrar do governo local a execução de programas de controle de erosão.

Ainda segundo a EPA (2002), as ações em nível governamental podem ser:

• Elaboração de zoneamento urbano através da ordenação da ocupação de áreas

ocupadas ou de espaços livres, buscando distribuir da melhor forma possível a

densidade ocupacional. Esse planejamento deve garantir a existência de áreas

permeáveis, já que estas áreas contribuem para uma diminuição de vazões e de

cargas de sedimentos e poluentes;

• Aplicação de programas de conscientização da população quando aos prejuízos

causados ao meio ambiente, sugerindo medidas preventivas e corretivas. A

população deve conhecer os problemas causados devido à disposição de lixo e

dejetos de animais nas vias. Deve ser elaborado um sistema de recolhimento de

produtos tóxicos como restos de tinta, solventes, óleo lubrificante, produtos de

manutenção de piscinas, pesticidas e venenos;

11

• Aplicação de programas de prevenção e controle de erosão em áreas sujeitas a

erosão e áreas em construção. Deve-se atuar junto às prefeituras municipais para

que sejam exigidas práticas de controle de produção de sedimentos em canteiros de

obras;

• Aplicação de programas junto ao serviço de limpeza urbana do município, com o

objetivo de intensificar a limpeza de áreas públicas, como ruas e calçadas,

principalmente pouco antes e durante o período chuvoso. A varrição pode ser uma

medida adotada, embora não se tenha comprovado a eficiência desta ação, visto que

remove apenas materiais grosseiros, sem a retirada de partículas finas. Esse

programa pode também atuar no controle da área onde é feita a disposição final dos

resíduos sólidos, para prevenir que altas cargas poluidoras dessas áreas sejam

carreadas pelo escoamento superficial;

• Aplicação de programas de monitoramento de indústrias que possam provocar

poluição de águas pluviais, inclusive monitoramento de postos de gasolina;

• Ação conjunta com a companhia de saneamento local, para que sejam detectados e

eliminados os casos de ligações clandestinas na rede de drenagem.

As medidas corretivas são aplicadas nos casos em que se deseja remover os poluentes já

introduzidos nas águas pluviais ou reduzir o volume escoado. A implantação dessas ações

visa diminuir os impactos causados aos corpos receptores, e podem ser implementadas

como alternativas para usos múltiplos, como é o caso da construção de parques e áreas

recreativas.

Os mecanismos geralmente utilizados por essas medidas para a remoção de poluentes são:

a sedimentação, a filtração, a infiltração e a remoção bacteriológica. As principais ações

corretivas usualmente empregadas, segundo a UDFCD (2002), são a utilização de

estruturas como faixas gramadas, valetas gramadas, bacias de detenção secas, bacias de

detenção alagadas, alagadiços e pavimentos porosos.

Comparando-se os custos de ações preventivas e corretivas, ou seja, a utilização de um

planejamento não-estrutural dos controles, comparado com a execução de obras futuras de

contenção estruturais, os custos são muito menores no primeiro caso. Porém, para a

utilização de técnicas preventivas há a necessidade de execução de uma gestão municipal

12

da água por meio de uma visão integrada da água na cidade, incorporada ao plano de

desenvolvimento urbano, objetivando que os componentes: manancial, esgotamento

sanitário, resíduo sólido, drenagem urbana, inundação ribeirinha, sejam vistos dentro de

um mesmo conjunto e relacionados com a ocupação do solo urbano. (Tucci, 2003a).

Figura 3.2 - Visão integrada dos aspectos da água no ambiente urbano (Fonte: Tucci,

2003a).

3.4- FONTES POLUIDORAS

No passado, o controle de poluição dos corpos d'água era focado apenas nas chamadas

fontes pontuais, que podem ser exemplificadas pelo sistema de esgotamento sanitário

municipal ou industrial. Porém, atualmente, tem-se dado grande atenção às cargas não

pontuais, também conhecidas como cargas difusas, que podem ser provenientes do

escoamento superficial, em geral de difícil identificação e combate. As águas precipitadas

que escoam superficialmente podem transportar qualquer tipo de carga poluente originária

de variadas fontes. Essas águas, após atingirem a rede de drenagem pluvial, chegam ao

13

corpo receptor e, dependendo do tipo de carga transportada, podem prejudicar a qualidade

da água desse corpo.

Os poluentes que alcançam o escoamento superficial são de origem diversa, visto que

existem variadas formas de se contaminar a água escoada em uma bacia. Devido a essa

característica do escoamento superficial, pode ser difícil identificar com exatidão a fonte

poluidora.

As fontes de poluentes que prejudicam a qualidade das águas descarregadas nos sistemas

de drenagem de águas pluviais podem ser classificadas, de acordo com ASCE e WEF

(1994), em dois grandes grupos, abrangendo tanto as fontes pontuais quanto as não-

pontuais, e são:

fontes não provenientes do escoamento da água precipitada, como por exemplo

ligações clandestinas de esgoto, disposição imprópria diretamente em bacias de

contenção ou no solo, derramamentos, mau funcionamento de fossas sépticas, entrada

de água subterrânea contaminada na tubulação;

fontes relacionadas ao escoamento direto de precipitação, como por exemplo

escoamento de áreas residenciais e comerciais, escoamento de áreas em construção,

escoamento de áreas industriais, escoamento de estradas e rodovias.

Segundo Braga Netto (2001a), um trabalho realizado nas redes de drenagem pluvial na

cidade de Brasília, com o objetivo de identificar os principais pontos de obstrução das

redes e galerias de águas pluviais, indicados pelas áreas que apresentavam alagamentos

durante a ocorrência de chuvas, constatou a existência de várias ligações clandestinas.

A identificação da fonte poluidora está intimamente associada ao tipo de uso do solo. De

acordo com o trabalho de Davis et al. (2001), as áreas em construção podem ser fontes de

chumbo, cobre, cádmio e zinco, já o desgaste de freios de automóveis pode emitir cobre,

pneu usado pode produzir zinco e deposição atmosférica pode ser uma importante fonte de

cádmio, cobre e chumbo.

Já o trabalho desenvolvido por Borden et al. (2002), concluiu que a presença de altas

concentrações de combustível oxidante (MTBE) e hidrocarbonetos aromáticos, nas águas

14

de drenagem pluvial, está associada ao escoamento direto proveniente de postos de

gasolina ou às descargas de águas subterrâneas contaminadas por vazamentos de antigos

tanques subterrâneos de estocagem de combustível.

Segundo Appel e Hudak (2001), variações significativas de concentrações entre estações

de amostragem e entre eventos de chuva podem ser devido a variações de uso do solo e às

condições pluviométricas.

Lee e Bang (2000) estudaram bacias hidrográficas residenciais e industriais e concluíram,

por meio da comparação dos limites extremos de concentração, que os valores da

concentração de parâmetros como DQO, sólidos suspensos, orto-fosfato, fósforo total, e

extrato de n-hexano, são maiores em bacias residenciais do que em bacias industriais.

3.5- IMPACTOS NA QUALIDADE DA ÁGUA DOS CORPOS RECEPTORES

Os corpos d'água podem ser classificados como sistemas conservativos e não

conservativos. Reservatórios e lagos com tempo de residência muito longo são

considerados eficientes sistemas conservativos. Rios, estuários e reservatórios com tempo

de residência muito curto são ditos sistemas não conservativos. Esses últimos têm a

facilidade de transportar de forma mais rápida poluentes das áreas onde se originam.

Assim, os impactos que podem ocorrer na qualidade da água dos corpos receptores

dependem do tipo de curso d'água no qual está sendo depositado algum tipo de poluente e

das características químicas e hidrológicas desse curso d'água, além de depender da

quantidade e da qualidade da água que está sendo descarregada.

A alteração da qualidade da água dos corpos receptores ao longo das estações do ano é

facilmente constatada, principalmente quando se comparam as características da água entre

o período seco e durante as primeiras chuvas. Segundo Apoitia et al. (2000), essas

alterações podem ser notáveis até a olho nu devido ao aumento da turbidez e de resíduos

transportados (lixo). Podem ser observadas também mudanças como diminuição do pH e

da taxa de oxigênio dissolvido, aumento de resíduos totais, nitrogênio Kjeldhal, nitrato,

fósforo e índices de coliformes totais. Essas mudanças são bastante preocupantes, já que

provocam fortes alterações repentinas no ambiente aquático, podendo ocasionar

mortandade de peixes.

15

No trabalho de Barbé et al. (2001) que teve como objetivo estudar o efeito climático na

qualidade das águas do lago Pontchartrain, em New Orleans-USA, mais especificamente

com relação à análise da concentração de coliformes fecais, chegou-se à conclusão de que

as águas desse lago tornam-se impróprias para contatos primários de recreação nos dois ou

três dias após um evento de chuva, principalmente nas imediações onde são lançados os

efluentes da drenagem urbana, devido à elevada concentração de bactérias.

Em geral os impactos mais comuns que ocorrem nos cursos d'água estão relacionados aos

seguintes problemas:

depósito de sedimento – o excesso de sedimentos depositados podem causar a

morte dos organismos da camada bentônica, a redução da capacidade de

reservação, prejuízo na obtenção de oxigênio pelos organismos vivos que

dependem do oxigênio dissolvido na água devido ao aumento de turbidez, redução

da penetração da luz solar e aumento do custo de tratamento de água;

aumento da demanda de oxigênio – o nível de oxigênio dissolvido pode diminuir

devido à decomposição de matéria orgânica ou porque a vegetação aquática utiliza

à noite mais oxigênio do que o seu próprio produto. O aumento da demanda de

oxigênio prejudica o metabolismo de sobrevivência dos organismos aquáticos;

patogênicos - os patógenos, dentre vírus e algumas bactérias, podem ser

transmitidos ao homem ou aos animais pelo contato direto em recreação, pela

ingestão da água contaminada ou consumo de animais aquáticos. Esses podem

entrar em contato com o escoamento superficial por meio de vazamentos de esgotos

sanitários, ligações clandestinas de esgoto no sistema de drenagem, mau

funcionamento de fossas sépticas e dejetos de animais;

toxicidade – muitos dos metais tóxicos e outros constituintes tóxicos encontrados

no escoamento superficial estão adsorvidos em sólidos suspensos e outros

sedimentam nos corpos receptores, onde podem persistir por um longo período de

tempo. Os produtos tóxicos que sedimentam podem causar problemas aos

organismos presentes na camada bentônica, podem ser suspensos novamente

durante um aumento de vazão ou podem ser dissolvidos na água devido a uma

variação de pH ou da quantidade de oxigênio dissolvido;

16

nutrientes – quantidades excessivas de nutrientes podem estimular o crescimento de

plantas aquáticas, resultando em níveis baixos de oxigênio, aceleração do processo

de eutrofização, má aparência do corpo d’água, interferência na navegação,

interferência nos processos de tratamento de água e desagradável sabor e odor;

temperatura: o aumento da temperatura pode causar efeitos negativos nos peixes e

em outras formas de vida aquática durante vários estágios de seus ciclos de vida.

(ASCE e WEF, 1994)

3.6- PARÂMETROS UTILIZADOS PARA ANÁLISE DE QUALIDADE

As águas provenientes de escoamento superficial podem conter variados tipos de

poluentes, dentre os quais: sólidos suspensos, bactérias, metais pesados, nutrientes e óleos

e graxas. A quantidade e o tipo dos poluentes estão relacionados à densidade populacional,

ou ao tipo de uso do solo. A partir da avaliação de alguns estudos realizados com objetivos

distintos, foi possível perceber a importância de realizar a análise de certos parâmetros de

qualidade da água de drenagem pluvial.

Para se ter uma idéia da quantidade de carga poluente em um escoamento superficial,

segundo Field e O’Shea (1994), o processo de tratamento de águas pluviais poderá gerar

resíduos em quantidade igual ou superior ao volume de lodo gerado por uma estação

convencional de tratamento de esgoto. As características das águas pluviais diferem

substancialmente das águas residuárias ou das águas oriundas dos sistemas combinados de

esgotos, principalmente com relação aos sólidos suspensos e compostos orgânicos, sendo

que os sólidos suspensos se apresentam em quantidades maiores e os compostos orgânicos

e nutrientes, em quantidades menores.

As características microbiológicas da água proveniente do escoamento superficial são

geralmente conhecidas por intermédio da detecção das bactérias do grupo coliforme. As

práticas mais comuns de detecção de coliformes identificam apenas os microorganismos

que estão dispersos em água. Segundo o trabalho de Borst e Selvakumar (2003), o número

de microorganismos adsorvidos nas partículas presentes nas águas de drenagem pluvial

pode significar um acréscimo representativo na quantidade de microorganismos detectados

pelos métodos tradicionais de quantificação da concentração de bactérias que usam o

17

Standard Methods, como por exemplo, a técnica dos Tubos Múltiplos e a técnica da

Membrana Filtrante, os quais identificam apenas a presença de microorganismos dispersos.

Metais pesados são poluentes de particular interesse devido à sua toxicidade e ao fato de

que os metais não podem ser quimicamente transformados ou destruídos. De forma

generalizada, os níveis de metais encontrados no escoamento de áreas urbanas seguem a

seguinte ordem: zinco (20-5000 µg/l) > Cobre ≈ chumbo (5-200 µg/l) > cádmio (< 12

µg/l). As fontes de metais são numerosas no escoamento urbano e o mecanismo de

lançamento é complexo. O fluxo dos metais, ou seja, a quantidade de metais presente no

escoamento superficial depende das características do uso do solo, dos componentes e

matérias específicos empregados na área de drenagem, da intensidade da chuva, entre

outros (Davis et al., 2001).

Segundo estudo de Appel e Hudak (2001) realizado em bacia urbana no Texas, a

concentração de alguns metais (cádmio e arsênio), bem como de pesticidas, excedeu o

nível máximo admissível em água de abastecimento, embora estando dentro do limite

típico de escoamento urbano. Já as concentrações de cálcio e fósforo encontradas são

maiores que as encontradas em estudos anteriores, e essa diferença foi atribuída à carga

oriunda do solo, de materiais de construção e da aplicação de fertilizantes na área estudada.

A amostra referente à carga de lavagem foi encontrada mais concentrada que as outras

amostras na maioria dos parâmetros utilizados, porém foram encontrados valores com

diferença relevante em apenas cinco parâmetros.

O trabalho de Davis e Burns (1998), teve o objetivo de avaliar a concentração de chumbo

no escoamento superficial originário de estruturas pintadas. Os níveis de chumbo

encontrados no escoamento sobre superfícies com pinturas velhas foram bem maiores que

os encontrados no escoamento sobre superfícies recentemente pintadas. Em áreas onde a

água precipitada não entra em contato com solo, o chumbo dissolvido e o chumbo

adsorvido às partículas de pintura são transportados para o sistema de drenagem pluvial. O

chumbo preso às partículas continua a dissolução em água enquanto é transportado. Isso

significa que os corpos d’água receptores receberam tanto chumbo dissolvido quanto

chumbo particulado.

18

A utilização ou não de certos parâmetros para análise da qualidade da água de drenagem

pluvial deve depender do objetivo do estudo, bem como de alguma eventual especificidade

da bacia e até mesmo dos recursos disponíveis para análise. Alguns dos estudos

consultados não esclarecem o critério de escolha para utilização dos parâmetros eleitos.

Isso possivelmente se deve à necessidade de se caracterizar a bacia estudada com um

número mínimo representativo de parâmetros que envolvam a análise de matéria orgânica,

nutrientes, sólidos e metais, visto que esses parâmetros são sempre utilizados acrescidos de

outros, que podem estar relacionados à necessidade de caracterizar alguma particularidade

da bacia.

No trabalho de Gray e Becker (2002) realizado em uma bacia urbana, em área residencial,

foram estudados os seguintes parâmetros: cobre, zinco, chumbo, cádmio, sólidos

suspensos, sólidos dissolvidos, nitrogênio total, amônia, fósforo total, DQO,

hidrocarbonetos aromáticos e óleos e graxas. As fontes de contaminantes consideradas

nesse estudo foram as áreas de contribuição provenientes de telhados, rodovias, áreas

pavimentadas, escoamento em solo permeável, e da aplicação de fertilizantes.

Já no estudo de Lee e Bang (2000) também realizando em bacia urbana, de ocupação

residencial com baixa e alta densidade populacional, área industrial e ainda áreas sem

ocupação, foram analisados os parâmetros DBO, DQO, sólidos suspensos, nitrogênio total,

nitrato, orto-fosfato, fósforo total, extrato de n-hexano, chumbo e ferro, com o objetivo de

conhecer as características dos poluentes, a relação entre carga poluente e a vazão, assim

como conhecer o efeito do fluxo de lavagem em áreas urbanas.

Para o estudo da carga de lavagem em bacia urbana com áreas residenciais e industriais,

Lee et al. (2002) analisaram os seguintes parâmetros: DQO, sólidos suspensos, nitrogênio

total, orto-fosfato, fósforo total, extrato de n-hexano, chumbo e ferro.

De acordo com os estudos de Gray e Becker (2002), Lee e Bang (2000) e Lee et al. (2002)

os parâmetros comuns aos três trabalhos são DQO, sólidos suspensos, nitrogênio total,

fósforo total e chumbo. A justificativa de escolha dos parâmetros não é feita em nenhum

dos casos, visto que são parâmetros básicos para caracterização do escoamento superficial

de bacias urbanas, ou seja, abrangem a análise de matéria orgânica, sólidos, nutrientes e

metais pesados.

19

De acordo com ASCE e WEF (1994), estudos realizados pelo Programa NURP

(Nationwide Urban Runoff Program-USA) em áreas residenciais e comerciais, entre os

anos de 1978 e 1983, por meio da análise dos parâmetros DBO, DQO, sólidos suspensos,

fósforo total, fósforo, nitrogênio, NOx (nitrito e nitrato), cobre total, chumbo total e zinco

total, chegaram às seguintes conclusões quando foram comparados os resultados

encontrados, com valores das cargas anuais provenientes de estação de tratamento

secundário de esgoto: a quantidade de sólidos suspensos encontrados nas águas de

escoamento superficial é aproximadamente a mesma ou um pouco maior, a DQO é

também praticamente a mesma, enquanto que a quantidade de nutrientes é menor. É

importante lembrar que a descarga do escoamento superficial é intermitente, e que em

curto prazo as cargas associadas aos eventos individuais podem ser altas, causando

impacto repentino aos corpos receptores.

3.7- MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DAS CARGAS POLUIDORAS

A avaliação dos poluentes existentes nas águas pluviais pode ser feita utilizando-se o

estudo da concentração de cada poluente ao longo de um evento de chuva. Com esses

dados pode-se construir o polutograma, gráfico que representa a variação da concentração

ao longo do tempo de escoamento.

Para o cálculo da carga ou massa total do poluente no evento é necessário conhecer o

comportamento da concentração e da vazão ao longo do evento chuvoso. De posse do

hidrograma e do polutograma correspondente a um mesmo evento e a um mesmo ponto de

observação, pode-se calcular a carga no evento. Esse cálculo é feito por meio do somatório

da vazão multiplicada pela concentração correspondente.

Para calcular a concentração média do evento (CME) é necessário o conhecimento da

carga total do poluente e do volume total escoado. A CME pode ser útil para caracterizar

os constituintes do escoamento, apesar da grande variação do valor da concentração da

carga poluidora ao longo do evento de chuva.

Segundo Browne (1989), os dados de concentração são úteis para comparar a qualidade da

água com o padrão, comparar a concentração de poluentes com o período seco e

20

determinar a freqüência e duração da degradação da qualidade da água durante o período

de chuva. Já os dados de carga são úteis para o desenvolvimento de informações

estatísticas para tomada de decisão, desenvolvimento de modelos simples usados para

prever a média anual de poluente, e calibrar modelos complexos de simulação de fontes

não pontuais.

Lee e Bang (2000), depois de analisarem os hidrogramas e polutogramas correspondentes a

quatro bacias com características diferentes, ou seja, bacias em áreas residenciais,

comerciais, industriais e não desenvolvidas, chegaram à conclusão que o pico de

concentração de poluente ocorre antes do pico de vazão em bacias menores que 100 ha, nas

quais as áreas impermeáveis ocupam mais de 80% da área total. Contudo, o pico de

concentração de poluente ocorre depois do pico de vazão em áreas maiores que 100 ha,

onde a área impermeável é menor que 50%. Segundo o estudo, quando o pico de

concentração ocorre antes do pico de vazão, isso significa que o escoamento inicial lava os

poluentes acumulados nas ruas e esgotos antes da vazão maior chegar à foz.

Segundo Lee et al. (2002), a CME é um importante parâmetro analítico porque é

apropriado para avaliar os efeitos das águas pluviais nos corpos receptores; isso se deve a

forma relativamente lenta que estes corpos d’água respondem à influência da variação da

concentração ao longo do evento de chuva, comparada à grande variação da concentração

que chega. Isso significa que apesar do grande impacto que sofrem as águas dos corpos

receptores com a chegada do escoamento superficial, a variação da concentração dos

parâmetros ao longo da chuva não é tão significativa.

Para a análise da concentração de cargas poluidoras é importante conhecer a existência ou

não da chamada carga de lavagem ou fluxo de lavagem. Segundo Lee et al. (2002), fluxo

de lavagem (first flush) pode ser definido como sendo o período inicial de escoamento de

chuva no qual a concentração de poluentes é substancialmente maior que no período

subseqüente. A magnitude do fenômeno foi encontrada como sendo maior para alguns

poluentes, como sólidos suspensos em áreas residenciais, e menor em outros, como DQO

em áreas industriais.

A existência de alguma correlação entre o fenômeno do fluxo de lavagem e o período de

tempo sem chuva antecedente não foi observada no estudo de Lee et al. (2002). Contudo,

21

Wanielista e Yousef (1993) e Gupta e Saul (1996) apud Lee et al. (2002) citam o período

seco que antecede uma chuva como um dos parâmetros que podem influenciar o

fenômeno. A correlação encontrada no estudo de Lee et al. (2002) foi entre o fluxo de

lavagem e o tamanho da área da bacia, ou seja, quanto menor a bacia de contribuição maior

o fluxo de lavagem. Contudo, nesse estudo não foi citada nenhuma relação entre o fluxo de

lavagem e o tipo de ocupação do solo, o que é um aspecto importante que deve ser

considerado.

3.8- MÉTODOS UTILIZADOS PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO

A escolha do método mais adequado para medição de vazão em tubulação de drenagem

pluvial pode ser feita utilizando critérios como acessibilidade aos locais de medição,

manutenção e facilidade no manuseio do equipamento, precisão nos resultados, grandeza

do valor da vazão a ser medida e custo. Dentre os variados instrumentos usados para

medição de vazão destacam-se o molinete, ADV, ADCP, tubo de Pitot, traçador e sonda

ultra-sônica.

De forma geral, os métodos mais utilizados de medição de vazão segundo Santos et al.

(2001) são:

• O método convencional com molinete hidrométrico, largamente utilizado para

medições em cursos d’água naturais. Consiste em determinar a área da seção

transversal e a velocidade média do fluxo que passa por essa seção. A área é

determinada medindo-se a largura do rio e a profundidade em vários pontos ao

longo da seção. A velocidade é determinada com molinete hidrométrico em um

número significativo de pontos, em diferentes profundidades, dando origem a

velocidade média na vertical;

• O método acústico, que se baseia na medição e integração de áreas e velocidades

como na medição com molinete, porém essas informações são obtidas pela análise

do eco de pulsos de ultra-som, que são ondas acústicas de alta freqüência,

refletidas pelas partículas sólidas em suspensão na massa líquida e pela superfície

sólida do fundo;

• O método volumétrico, que consiste em determinar a vazão medindo-se o tempo

necessário para encher um reservatório de volume conhecido;

22

• O método químico, também chamado de traçador, se baseia na injeção de uma

certa quantidade de solução de um produto químico de concentração conhecida e

determina-se a concentração do produto em um ponto a jusante;

• O uso de dispositivos de geometria regular, como calhas Parshall e vertedores.

Com o conhecimento da relação cota-descarga obtida em laboratório, é fácil

transpor essa relação para as condições de campo. Esses dispositivos são em geral

aplicados para vazões menores que 5m3/s;

• Medição com flutuadores. Consiste em determinar a velocidade de deslocamento

de um objeto flutuante, por meio da medida do tempo de deslocamento do objeto

em comprimento conhecido. É geralmente utilizado em locais onde ocorrem altas

velocidades, as quais podem colocar em risco a vida de hidrometristas ou quando

há riscos de arraste de equipamentos.

Segundo Chow (1973), o padrão geral de distribuição de velocidades em canais numa

seção transversal é esquematizado da forma mostrada na figura 3.3.

Figura 3.3 – Perfil de velocidade em seção transversal de canais (Fonte: Chow, 1973)

Com base no perfil de distribuição de velocidade, de acordo com as técnicas de

investigação em recursos hídricos da USGS (Buchanan, 1969), a velocidade média pode

ser obtida por meio da correção da velocidade superficial. A instituição recomenda um

coeficiente de multiplicação de 0,85.

23

No estudo de Godley (2002), sobre medição de vazão em condutos fechados parcialmente

cheios, são descritas as técnicas mais adequadas para medição de vazão. Dentre essas,

existem técnicas tradicionais que englobam o método volumétrico, método da diluição

(traçador) e estruturas de geometria regular. Existem também os métodos ultra-sônicos,

métodos eletromagnéticos e os métodos que utilizam equipamentos que não entram em

contato com a água. Nesse estudo Godley (2002) chegou à conclusão de que o vasto

número de opções de medidas de vazão em condutos livres tem-se expandido com o

desenvolvimento de tecnologias tradicionais, bem como com a disponibilidade de novas

técnicas, contudo, a escolha de um instrumento apropriado para um local em particular,

ainda depende das condições e das necessidades de cada local.

De acordo com Maheepala et al. (2001), embora existam no mercado vários tipos de

medidores de vazão, a maioria deles é projetada para uso em laboratório, com água limpa.

Dentre os tipos que podem ser usados para aplicação no campo, um deles é o chamado

intrusivo, que é colocado dentro da tubulação, dependendo do tamanho, pode não ser

adequado para medir pequenas vazões em condutos de drenagem urbana porque pode criar

excessiva interferência na vazão.

De acordo com Nicolau e Güths (2001), o tubo de Pitot é um equipamento que mede

velocidade de escoamentos em tubulações sob pressão ou em condutos livres. Os conceitos

básicos necessários para o entendimento e para o uso do tubo de Pitot estão associados às

pressões estática, dinâmica e total relativas ao escoamento. A pressão estática é a pressão

registrada por um sensor de pressão que acompanhe o fluido com a mesma velocidade do

fluido. A pressão dinâmica corresponde à transformação da energia cinética do fluido em

pressão. Corresponde também à altura atingida por uma partícula sólida em movimento

vertical que possua velocidade inicial igual à velocidade do fluido em escoamento. A

pressão total é a soma da pressão estática com a pressão dinâmica. É medida com uma

tomada de pressão voltada contra o escoamento e alinhada com as linhas de corrente, de

forma a receber o impacto do fluido.

Segundo Freitas e Nunes (1999), que utilizaram o tubo de Pitot para medição de vazão em

turbinas hidráulicas, concluíram que se torna extremamente vantajoso e atrativo o uso

desse equipamento quando os fatores mais importantes são: custo envolvido, tempo para

24

execução e implantação, facilidade e simplicidade de obtenção dos dados e precisão dos

resultados obtidos.

3.9- DIRETRIZES PARA O MONITORAMENTO DE PARÂMETROS DE

QUALIDADE E QUANTIDADE DA ÁGUA DE DRENAGEM PLUVIAL

As principais características de drenagem pluvial que devem ser monitoradas são a vazão

escoada e os parâmetros relativos a qualidade da água drenada, como é o caso de DBO,

DQO, fósforo, nitrogênio, coliformes, sólidos em suspensão, metais e óleos e graxas.

Definidos os parâmetros quali-quantitativos os quais se pretende monitorar, devem ser

definidos os locais adequados para instalação de equipamentos de monitoramento, o tipo

de equipamento a ser utilizado, além da sua calibração e instalação adequadas.

Segundo Smith (2001), o critério de seleção dos locais das estações inclui o tamanho da

área de drenagem, a distribuição dos pontos de amostragem por toda área coletora, uso do

solo e adequabilidade de locais para construção de estação de auto-amostragem.

Para a execução de medições de vazão podem ser utilizadas medidas de baixo custo, como

é o caso do uso de flutuadores; porém existem medidas sofisticadas e de custo elevado,

capazes de oferecerem resultados mais precisos, com margem de erro desprezível, como

por exemplo um equipamento que utilize efeito Doppler ultra-sônico. Segundo Maheepala

et al. (2001), a combinação de medidas caras e sofisticadas com medidas simples e de

baixo custo pode ser usada para reduzir os custos com aquisição de dados, sem

comprometer a acurácia das medidas, já que o custo da coleta de dados de campo

freqüentemente constitui uma significante proporção do custo total de uma investigação de

drenagem urbana.

Quanto ao intervalo de tempo que deve ser obedecido entre coletas, pode-se observar que

no estudo de Lee e Bang (2000), as amostras foram coletadas desde o início do evento de

chuva até o seu final, com intervalo de coleta de aproximadamente 5 a 10 minutos na fase

de ascensão do hidrograma, e intervalo de 1 a 2 horas durante a recessão, cobrindo assim

todo o evento. Já Lee et al. (2002) utilizaram intervalo de tempo de 3 a 5 minutos até o

pico de vazão, ou seja, durante o aumento da vazão, e intervalo de 15 a 30 minutos depois

do pico de vazão, quando a vazão escoada estava decrescendo. É importante destacar que o

25

primeiro estudo foi realizado em nove bacias com características diferentes, como a área de

drenagem que vai de 1,5ha a 650ha, o tipo de uso do solo (residencial, comercial e

industrial), a taxa de impermeabilização (de 5% a 90%), bem como foram estudados

eventos com diferentes durações e intensidades. No segundo trabalho foram estudadas

treze bacias com área de drenagem de 0,74ha a 190ha, residencial e industrial e taxa de

impermeabilização de 35% a 98% e, conforme o estudo anterior, as precipitações

estudadas também foram diferentes entre si.

É importante lembrar que nos dois estudos anteriores os intervalos de coleta não foram

diferenciados para as diferentes situações, ou de acordo com as distintas características da

bacia. Porém, o intervalo de tempo entre coletas e entre medições de vazão é um

importante item a ser definido para a execução de um bom monitoramento. A definição

desses intervalos depende de algumas características da área em estudo, como é o caso do

tempo de concentração da bacia, da intensidade e da duração da chuva, bem como da

disponibilidade ou não do uso de amostradores automáticos, ou da disponibilidade de

pessoal, no caso de coleta e medição manual, além da dependência de recursos para a

análise das amostras coletadas. Assim, deve-se ter cuidado para que sejam coletados dados

que representem as características da bacia, embora seja considerado o custo.

Segundo Browne (1989), o intervalo máximo para coleta de amostras deve ser uma função

do tamanho da bacia de contribuição e do nível de impermeabilização do terreno, como

mostra a tabela 3.2.

Tabela 3.1 - Intervalos máximos para medida de qualidade de água (Browne, 1989)

Intervalo máximo (min) Área de contribuição (ha)

Bacia altamente impermeável Bacia permeável

20 3 4

40 4 7

240 7 20

1200 15 30

26

4 – ASPECTOS DA ÁREA DE ESTUDO

A região escolhida para a pesquisa está localizada na cidade de Brasília-DF, mais

precisamente na Asa Norte e abrange uma área desde o autódromo de Brasília (zona de

cabeceira ou montante), até o lago Paranoá (nas proximidades do centro olímpico da

Universidade de Brasília), conforme indicado na imagem de satélite Ikonos, bandas 1, 2 e

3, de 29/04/01, mostrada na figura 4.1.

Figura 4.1 – Delimitação da área de contribuição da rede de drenagem (Ikonos, 29/04/01)

Em termos de uso-ocupação a área sob estudo pode ser considerada representativa do tipo

de urbanização predominante em Brasília. Além de áreas de esporte e lazer (Autódromo de

Brasília), existem zonas com comércios, oficinas, escolas, áreas residenciais e campus

Autódromo

Campus

universitário

Lago

Paranoá

Oficinas, comércios, intenso tráfego de

automóveis

Ponto B - Centro

Olímpico

Áreas

residenciais

Ponto B -

Deságüe

da rede

Ponto A -

Quadra 306

27

universitário, além de regiões com intenso tráfego de automóveis e também regiões

gramadas e com solo exposto.

A rede de drenagem que atravessa essa área tem origem dentro do autódromo, passando

pelo Centro Unificado de Brasília-CEUB e por quadras mistas (residenciais e comerciais)

das 700 às 400, entre os números 5 e 8, chegando ao Campus da UnB e desaguando no

Lago Paranoá nas imediações do Centro Olímpico-UnB, compreendendo uma área de

aproximadamente 5,24 km2 (Paulucci e Rezende, 1988). A rede estudada está mostrada na

figura 4.2.

Os pontos selecionados para coleta de amostras e medição de vazão são dois. O primeiro

ponto escolhido situa-se na quadra 306, foi chamado de ponto A e está localizado próximo

ao comércio local. O outro ponto corresponde ao local de deságüe dessa rede de drenagem

no lago Paranoá, foi chamado de ponto B e está situado nas proximidades do Centro

Olímpico da Universidade de Brasília.

A justificativa para escolha desses pontos é a seguinte: dividindo-se a bacia hidrográfica

estudada em duas áreas, conforme o uso-ocupação do solo predominante e colocando um

ponto de coleta a jusante de cada área, o ponto A representa primeiramente o escoamento

superficial que ocorre dentro do autódromo. Os dados coletados nesse ponto

corresponderão ao escoamento sobre o asfalto com predominância de deposição de

borracha de pneu e partículas oriundas do desgaste de freios. Óleos e graxas podem ser

originados dos locais onde são feitas as manutenções dos carros de corrida, além disso,

existe também o escoamento em área gramada e em solo exposto. Esse ponto também

oferece dados representativos da área onde predomina o desenvolvimento de atividades

como comércios e oficinas, além de atividades como escolas e áreas residenciais, sendo

também um local de intenso tráfego de automóveis. A área subseqüente ao ponto A é

caracterizada por residências, porém existem comércios locais, vias com tráfego intenso de

automóveis além do campus universitário. O ponto B é considerado o mais importante por

está localizado na área de deságüe da rede de drenagem, possibilitando o conhecimento das

características que representam toda a bacia, sendo o local mais adequado para que seja

feita uma análise mais ampla.

28

Figura 4.2 – Rede de drenagem pluvial da bacia em estudo.

29

Quanto ao clima no Distrito Federal, segundo ENGEVIX (1990), predomina o quente e

semi-úmido. Segundo a classificação de Köppen o clima dominante no Distrito Federal é o

tropical (Aw) e o tropical de altitude (Cwa) e (Cwb). Existem duas estações bem definidas,

uma chuvosa e quente que ocorre entre os meses de outubro e abril, e outra fria e seca que

ocorre entre maio e setembro. Os meses mais chuvosos são os de novembro a janeiro. Com

relação aos índices de precipitação, a média pluviométrica anual fica em torno de 1500 a

1700 mm. Já a média térmica anual varia entre 22 a 24o C, sendo que a média máxima

ultrapassa 25o C e a média mínima alcança 18o C.

Precipitação Máxima 24 Hs (mm) em Brasília no período 1961-1990

Precipitação (mm) em Brasília no período 1961-1990

Temperatura Média (ºC) em Brasília no período 1961-1990

Figura 4.3 - Gráfico climatológico. (Fonte: INMET, 2004)

30

5 – METODOLOGIA

Neste capítulo estão descritas as características das instalações utilizadas, o

desenvolvimento do procedimento metodológico relativo à medição de vazão e coleta de

amostras, além do procedimento de análise de amostras.

5.1- DESCRIÇÃO DOS LOCAIS DE COLETA DE DADOS E EVENTOS

AMOSTRADOS

Antes da escolha definitiva dos locais onde seriam coletadas as amostras de água de

drenagem pluvial e onde seriam feitas as medições de vazão, várias alternativas foram

cogitadas e estudadas. De início, foi proposta a localização desses pontos em apenas parte

da rede de drenagem. Porém, chegou-se a conclusão que seria mais interessante fazer a

coleta de dados em dois locais da bacia de contribuição. Assim, escolheu-se o ponto A,

localizado na quadra 306 norte, mais a montante na bacia, e o ponto B, onde ocorre o

deságüe da rede de drenagem pluvial, conforme mostra a figura 4.2.

A coleta de dados referente ao ponto A foi realizada por meio de dois poços de visita já

existentes na rede de drenagem, sendo o primeiro com as seguintes dimensões: 0,60 m de

diâmetro, 4,00 m de profundidade, com tubulação de chegada de 1,00 m de diâmetro, um

tubo de 0,30 m oriundo da boca-de-lobo mais próxima e uma tubulação de saída de 1,00 m

de diâmetro. O segundo poço de visita localiza-se a 183 metros do primeiro e não possui as

características comuns de poços de visita. Na verdade, na época de construção desse poço

foi feita uma escavação vertical, onde foram colocados anéis de concreto até que se

atingisse a tubulação da rede de drenagem, essa então foi quebrada para que se alcançasse

o interior da tubulação. Nesse ponto foi ligada uma tubulação de aproximadamente 40

centímetros de diâmetro. O esquema dos poços de visita utilizados para coleta de dados no

ponto A está esquematizado na figura 5.1.

31

Figura 5.1 – Planta baixa e corte dos poços de visita utilizados no ponto A.

O ponto B é composto pela estrutura de deságüe da rede pluvial no lago Paranoá. A

aproximadamente 61m do local de deságüe existe um poço de visita, o qual foi utilizado

para lançamento das esferas de isopor, objetivando a medição da velocidade. O sistema

correspondente ao ponto B é mostrado na figura 5.2.

183m

1.00

Ø.60

Ø.60

.40

.30

Boca de Lobo

Tubulação – Diâmetro 30cm

Projeção Poço de Visita 01

Tubulação -

Chegada e Saída

Projeção Poço de Visita 02

4.00

1.00

.60 .60

Poço de

Visita 02

Tubulação - Chegada e Saída

Projeção Tubulação

Proveniente boca-de-lobo

32

.60

61 m

Figura 5.2 – Planta baixa e corte do sistema de coleta de dados no ponto B.

As datas e os locais relativos aos eventos em que foram coletados os dados referentes a

qualidade da água pluvial da bacia em estudo e os dados de velocidade do escoamento no

interior da tubulação estão expostos na tabela 5.1.

61m

Leito Lago Paranoá Margem Lago Paranoá

Limite Galeria

Projeção Poço Visita

Galeria

Poço de Visita

Limite Final

da Galeria

Lago Paranoá

33

Tabela 5.1 – Data e local referentes às campanhas de coleta de dados.

DATA LOCAL EVENTO

TOTAL

PRECIPITADO NO

DIA DA COLETA

(mm)

08/10/03 Ponto B 1B 27,2

19/01/04 Ponto B 2B 12,0

25/01/04 Ponto A 1A 24,2

26/01/04 Ponto B 3B 23,0

02/02/04 Ponto B 4B 29,5

09/02/04 Ponto A 2A 7,2

10/02/04 Ponto A 3A 63,0

5.2- ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DO PROCEDIMENTO

METODOLÓGICO

As etapas que compõem a metodologia adotada para medição de velocidade e coleta de

amostras de água foram desenvolvidas conforme os objetivos do presente estudo, levando-

se em consideração as características dos locais de coleta de dados, bem como a

disponibilidade de recursos financeiros.

5.2.1- Metodologia para medição de velocidade

De acordo com o que foi pesquisado, dentro da limitação orçamentária da pesquisa e tendo

em vista as particularidades dos pontos escolhidos, pensou-se na utilização de instrumentos

de medição de velocidade, como flutuadores e tubo de Pitot. Optou-se inicialmente pela

utilização de tubos de Pitot nos pontos A e B. O ponto A mostrou-se inadequado até

mesmo para a fixação do equipamento. Já no ponto B, chegou-se a instalar os tubos de

Pitot, no entanto, devido a falhas no procedimento metodológico, não se obteve êxito com

a utilização de tal instrumento. Assim, foram utilizadas esferas de isopor para a medição da

velocidade do escoamento dentro da tubulação da rede de drenagem pluvial tanto no ponto

A quanto no B, mesmo sabendo as limitações do método.

34

• Utilização do tubo de Pitot

A instalação dos tubos de Pitot no ponto B foi feita por meio de uma escavação lateral à

galeria de águas pluviais, de aproximadamente 3,00 metros de profundidade e 1,50m x

1,50m. Foi encerrada a escavação no momento em que se alcançou o lençol freático,

faltando aproximadamente 35cm para alcançar a laje do fundo da galeria. Existia a opção

de continuar a escavação com a utilização de bombas para rebaixamento do lençol freático

enquanto era feita a escavação, e em seguida, seria utilizada alguma forma de

impermeabilização para garantir que a água não voltasse ao local. Essa solução, entretanto,

mostrou-se onerosa e inviável dentro do orçamento da pesquisa. Optou-se, portanto, por

instalar o primeiro Pitot na cota do piso do poço construído, ou seja, a 35cm,

aproximadamente, do fundo da galeria. A conseqüência imediata assumida quando dessa

decisão é o fato de que a velocidade média na seção só seria medida de forma direta com o

Pitot, caso tivéssemos uma lâmina d’água na galeria superior a 1m, já que esta velocidade,

segundo a literatura, ocorre a 60% da profundidade. Conhecendo o perfil aproximado de

distribuição de velocidades numa seção transversal de canal retangular, entretanto, seria

possível coletar dados de velocidade para uma lâmina a partir de 40cm de altura,

promovendo a sua correção, posteriormente. Pensou-se, portanto, que a assunção do erro

da correção de tais velocidades seria a solução mais viável para dá prosseguimento aos

trabalhos.

Com relação ao método construtivo do poço do ponto B, devido ao tipo de solo do local, a

escavação foi feita sem inclinação dos taludes. Como as dimensões da área escavada eram

pequenas, e devido ao fato de que um dos lados da escavação era a própria parede de

concreto da galeria, cada lado funcionava como apoio para os demais, ficando a escora a

cargo de andaimes de ferro, acrescidos de pranchas de compensado naval entre o solo e os

andaimes. O piso foi coberto com uma camada de brita acrescido de um cimentado

simples, conforme mostra a figura 5.3.

Para uma boa acomodação da equipe de trabalho no momento da chuva foi construído um

abrigo de alvenaria ao redor do local escavado de aproximadamente 1,90 m de altura, com

cobertura de telha de amianto. A iluminação é natural, obtida através de algumas telhas

35

transparentes. A ventilação alcança o local através de espaçamentos deixados entre alguns

tijolos.

Figura 5.3 - Escavação lateral à galeria de águas pluviais no ponto B de coleta.

Na parede da galeria foram feitos cinco furos horizontais de aproximadamente 3,00 cm de

diâmetro, onde foram colocadas peças confeccionadas de nylon, de aproximadamente

16,00 cm de comprimento, 2,50 cm de diâmetro externo e 1,27 cm de diâmetro interno,

conforme figura 5.4. No interior dessas peças foram colocados os tubos de Pitot,

construídos com tubos de aço de aproximadamente 0,50 m de comprimento, com curvatura

de 90o na extremidade interna à galeria para medição de velocidade. Na extremidade

externa à galeria e interna à escavação foram conectadas mangueiras de borracha

transparente, colocadas verticalmente e fixadas em réguas, as quais foram presas à parede

da galeria, para que fosse feita a leitura da pressão dinâmica referente aos tubos de Pitot.

A distribuição dos tubos ao longo da altura da parede foi pensada para que se pudesse obter

o perfil de distribuição de velocidades experimentalmente. Sendo a medição da altura da

água realizada por meio de uma tomada piezométrica colocada próximo ao primeiro Pitot,

também a 35 cm do fundo da galeria. Na figura 5.5 apresenta-se um croqui indicando a

instalação dos equipamentos.

Parede da galeria

36

Figura 5.4 - Desenho esquemático da peça de nylon.

T o m a da p iezom étricaC o le to r d e am ostras

T u bos de P ito t

C o le to r d e am os tras

G a le ria (2 ,6 0m x 2 ,60m )

Figura 5.5 - Esquema do local de medição de vazão e coleta de amostras - Ponto B.

Parede de Concreto

Borracha de vedação

Parafuso com bucha

Tubo de aço inox

Peça a ser confeccionada de nylon

O-Ring

Parafuso 3/8

37

A utilização das instalações do ponto B não ocorreu logo após sua conclusão devido a

ocorrência de chuva de pouca intensidade, não levando o nível d’água a alcançar alturas

maiores que 35 cm. Em evento posterior, onde o nível d’água chegou a uma média de 60

cm, tentou-se medir a velocidade utilizando os tubos de Pitot, porém não foi possível

devido a grande oscilação do nível no tubo. Entende-se que, mesmo o tubo estando em

média a 25 cm do nível d’água, esse sofreu a interferência da camada superficial do

escoamento, a qual sofre grande turbilhonamento, ocasionando a entrada de bolhas de ar

no tubo. Além disso, a grande quantidade de material carreado na água de drenagem pode

ter contribuído para a oscilação. Destaca-se como outra possível fonte de erro, a

dificuldade na obtenção do perpendicularismo do Pitot com as linhas de fluxo do

escoamento, essencial ao bom funcionamento do instrumento.

Uma falha no procedimento metodológico ocasionou a deformação dos tubos de Pitot, em

decorrência da força do escoamento no interior da galeria, como pode ser observado na

figura 5.6. A idéia inicial era que os tubos permanecessem próximos a parede da galeria,

sendo empurrados para o centro, um a um, no momento em que fossem feitas as leituras, e

retornados ao local inicial logo em seguida. Porém, no momento em que foram instalados

os cinco tubos de Pitot, esses foram deixados na posição de leitura. Com a ocorrência de

uma forte chuva na madrugada seguinte, os tubos foram entortados. Houve então a

necessidade de cortar os tubos e não mais deixá-los na posição de leitura. Assim, a

velocidade medida do escoamento seria próximo à parede da galeria, devido ao

encurtamento dos tubos e por cautela, para evitar outros prováveis acidentes que pudessem

gerar envergadura no instrumento.

Um outro problema identificado com relação a utilização das instalações montadas no

ponto B foi a elevação do lençol freático, devido a não impermeabilização da escavação.

Como a distância do lago é pequena, cerca de 80m, a variação da altura do lençol é

bastante expressiva, conforme pode ser observado na figura 5.7.

Em função das dificuldades encontradas com a utilização dos tubos de Pitot, justificadas

sobretudo pelas falhas de procedimentos, buscou-se uma outra metodologia para medição

de velocidade no interior da rede.

38

Figura 5.6 - Tubos de Pitot deformados devido ao escoamento no interior da galeria.

Figura 5.7 - Aumento do nível do lençol freático no ponto B.

• Utilização das esferas de isopor

A utilização das esferas de isopor baseou-se na simplificação de que o tempo de percurso

dessas é semelhante à velocidade superficial do escoamento. É importante ressaltar que tal

39

consideração incorre em erros, devido à influência do vento e da dispersão das esferas (em

função da variação da velocidade superficial na seção).

Assim, tanto no ponto A como no ponto B, foi adotado o método do lançamento das

esferas de isopor na rede para obtenção da velocidade de percursos dessas. Algumas

observações sobre esse procedimento merecem destaque:

• Ao lançar as esferas, percebeu-se que um grande bloco delas deslocava-se

próximas, enquanto algumas sofriam dispersão ao longo do percurso;

• Visualmente considerava-se a chegada desse bloco para que o cronômetro fosse

acionado;

• Procurou-se colocar as esferas o mais próximo possível da superfície quando do

lançamento, para minimizar o efeito do vento nesse instante;

Para correção da velocidade medida, considerando ser a velocidade de percurso do bloco

principal de esferas igual à velocidade superficial média do escoamento, utilizou-se a

recomendação do Serviço Geológico dos Estados Unidos (Buchanan, 1969), a qual é

baseada no perfil de distribuição de velocidades numa seção transversal de canal.

Outro dado importante para obtenção da vazão na rede era o nível d´água nesta. Para o

ponto A utilizou-se uma trena. Já no ponto B, foi possível a instalação de uma régua na

parede externa da galeria, conforme mostrado na figura 5.8.

40

Figura 5.8 - Régua instalada no ponto de deságüe da rede de drenagem pluvial.

5.2.2- Metodologia para coleta de amostras

O equipamento utilizado para executar a coleta das amostras de água pluvial no primeiro

ponto, o ponto A, foi elaborado de forma simples, por meio da utilização de um recipiente

de plástico de 01 (um) litro, preso a hastes conectadas através de rosqueamento,

possibilitando o alcance de grandes profundidades, conforme figura 5.9.

A coleta realizada no ponto B seria feita por meio de duas torneiras instaladas na parede da

galeria de água pluvial, no mesmo local onde foram instalados os equipamentos para

medição de vazão. No entanto, isto não ocorreu porque, já que era necessário medir

velocidade e cota fora do abrigo, ou seja, no ponto de deságüe da rede para o lago, tornou-

se mais prático realizar a coleta das amostras também nesse local, utilizando o coletor de

amostras de água já descrito. Além disso, houve um aumento do nível no lençol freático

dentro da escavação do ponto B, impedindo a coleta das amostras por meio das torneiras,

conforme mostrado na figura 5.10.

41

Figura 5.9 - Coletor de amostra de água utilizado nos pontos A e B.

Figura 5.10 – Torneiras instaladas na parede da galeria de água pluvial no ponto B.

Torneiras

42

Após obtida a amostra do efluente, essa era colocada em recipientes plásticos ou de vidro,

dependendo do tipo de parâmetro a ser analisado, sendo cada recipiente devidamente

identificado com informações sobre a amostra, como por exemplo, a hora da coleta. A

medição da temperatura era realizada no momento da coleta. A amostra destinada à análise

de coliformes era colocada em recipiente de vidro esterilizado. Outro recipiente de vidro de

1 litro era utilizado para armazenar a amostra destinada à análise de óleos e graxas. Um

recipiente de aproximadamente 250ml de polietileno foi utilizado para armazenar as

amostras destinadas a análise de metais pesados. E, por fim, era utilizado um recipiente de

plástico de 1 litro para análise dos demais parâmetros. Em seguida, todos os frascos eram

colocados em recipiente de isopor. Assim, as amostras eram levadas ao Laboratório de

Análise de Águas-LAA do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Faculdade

de Tecnologia-FT da Universidade de Brasília. Sendo os frascos selecionados para a

análise de metais, levados ao Laboratório de Geoquímica-LAGEQ do Departamento de

Geoquímica e Recursos Minerais do Instituto de Geociências-IG, também da Universidade

de Brasília, para realização da filtração de metade de cada amostra, e em seguida colocado

ácido nítrico em cada frasco, para conservação e posterior leitura.

A idéia inicial era que durante o evento de chuva fossem coletas amostras com intervalos

de aproximadamente 5 a 10 minutos, antes, durante e por um período de aproximadamente

30 minutos após o pico de vazão. Porém, as coletas não foram realizadas exatamente como

foi previsto, já que algumas vezes não foi possível chegar ao local de coleta no início da

chuva. Assim, os intervalos de coleta ficaram em torno de 5 até 30 ou 40 minutos, de

acordo com a variação do nível d’água, ou seja, buscou-se identificar as vazões

correspondentes às diferentes alturas e conseqüentemente as coletas foram feitas seguindo

o momento da medição de velocidade.

Devido ao escoamento detectado na rede de drenagem no período seco, conforme figuras

5.11 e 5.12 a seguir, verificou-se a necessidade de coleta de amostras de água também no

período sem chuva. Assim, antes de iniciado o período chuvoso na bacia em estudo, foi

coletada uma amostra de água no ponto de deságüe, ponto B, da rede de drenagem pluvial.

43

Figura 5.11 - Escoamento na rede de drenagem pluvial no período de estiagem no ponto A.

Figura 5.12 - Escoamento na rede de drenagem pluvial no período de estiagem no ponto B.

44

5.3- INSTALAÇÃO DO PLUVIÓGRAFO

O monitoramento da precipitação foi feito com um pluviógrafo instalado na área em

estudo. A instalação foi feita no teto do bloco SG-12 do Campus Universitário Darcy

Ribeiro da Universidade de Brasília. A alocação desse instrumento na bacia é mostrado na

figura 5.13.

Figura 5.13 – Localização do pluviógrafo instalado na área em estudo.

O pluviógrafo da Onset foi conectado a uma estação meteorológica da Campbell Scientific

modelo CR10X, conforme figura 5.14.

O intervalo de tempo considerado para quantificação da chuva quando da programação do

instrumento foi primeiramente de 30min, nos meses de setembro/2003 a janeiro/2004.

Posteriormente, no mês de fevereiro, o equipamento foi reprogramado para intervalos de

5min.

O programa utilizado pela estação meteorológica para armazenar os dados coletados pelo

mesmo, bem como os dados coletados por esta estação estão disponíveis no apêndice B.

Esses dados revelam a quantidade de água precipitada na área em estudo, bem como a

quantidade de dias que antecedem uma chuva.

Bloco SG-12

(Pluviógrafo)

Ponto B – Local de

deságüe da rede

Galeria principal da

rede de drenagem

45

Figura 5.14 - Pluviógrafo instalado na área em estudo.

5.4- ANÁLISE DAS AMOSTRAS

De acordo com o que foi visto em estudos realizados com os mesmos objetivos do presente

trabalho, deve ser tomado o cuidado para que os parâmetros escolhidos para análise de

amostras do efluente envolvam a análise de, no mínimo, matéria orgânica, nutrientes,

microbiologia e metais pesados. A escolha dos parâmetros para o presente trabalho foi feita

baseada nesse princípio, além de levar em conta também os parâmetros mais usuais.

As características físicas do efluente foram analisadas por meio da medida da temperatura

e sólidos em suspensão. As características químicas foram analisadas por meio do pH,

condutividade (quantidade de sais) e metais pesados. Os nutrientes foram avaliados por

meio do orto-fosfato e nitrato. Os parâmetros utilizados para análise de matéria orgânica

contida na água foram DBO, DQO e óleos e graxas. Já as características microbiológicas

foram analisadas por meio da medida de coliformes totais e termotolerantes.

No caso da análise dos metais pesados, as amostras foram sendo devidamente armazenadas

para que, depois de coletadas todas as amostras, estas pudessem ser analisadas

conjuntamente, visto que o tempo de armazenamento de amostras para essa análise é

longo. Foi utilizado filtro de 0,47 µm para filtragem de metade de cada amostra. A leitura

46

dos elementos químicos foi feita por meio do Espectrômetro de Emissão Atômica com

Plasma Indutivamente Acoplado (ICP/AES). O equipamento está programado para indicar,

caso ocorra, a presença dos seguintes elementos químicos: estrôncio (Sr), lantânio (La),

ítrio (Y), titânio (Ti), cálcio (Ca), vanádio (V), magnésio (Mg), ferro (Fe), silício (Si),

níquel (Ni), zircônio (Zr), cobre (Cu), alumínio (Al), crômio (Cr), manganês (Mn), bário

(Ba), cobalto (Co), zinco (Zn), chumbo (Pb), cádmio (Cd), fósforo (P) e molibdênio (Mo).

No entanto, a análise de dados foi feita apenas para os elementos Fe, Cu, Al, Cr, Zn, Pb e

Cd.

O espectrômetro da marca SPECTRO ANALITYCAL INSTRUMENTS (Laboratório de

Geoquímica/UnB), modelo SPECTROFLAME FVM03 é equipado com policromador de

vácuo e monocromador com rede holográfica de 2400 estrias/mm. Acoplado a este

equipamento existe um nebulizador MEINHARD com pressão de 38 psi e fluxo de argônio

de 1 litro/min, com distância focal de 75 cm e gerador de rádio com freqüência de 27,12

MHz para geração de plasma de argônio (Moreira, 2002).

A metodologia utilizada para análise de cada parâmetro foi a seguinte, de acordo com o

Standard Methods (APHA, AWWA e WPCF, 1985):

Tabela 5.2 - Métodos utilizados para análise dos parâmetros

PARÂMETRO MÉTODO UTILIZADO

Temperatura Termômetro

pH Phmetro

Condutividade elétrica Condutivímetro

DBO Respirométrico

DQO Colorimétrico de refluxo fechado

Orto-fosfato Colorimétrico do ácido ascórbico

Nitrato Colorimétrico

Coliformes Colilert

Sólidos em suspensão Gravimétrico

Metais pesados ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)

Óleos e graxas Gravimétrico

47

6 - ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

O presente capítulo refere-se à análise e discussão dos resultados obtidos para a bacia

estudada. Para o período chuvoso, em particular, foram coletados dados de vazão e

amostras d’água, a fim de quantificar cargas de poluentes em eventos.

6.1 – COLETA DE AMOSTRAS EM ÉPOCA DE ESTIAGEM

Os objetivos dessa coleta inicial foram, dentre outros, colocar em prática os procedimentos

básicos de coleta e análise de amostra, bem como obter os primeiros valores de alguns

parâmetros de qualidade para que se pudesse ter uma idéia do tipo de efluente que deságua

no lago Paranoá no período de estiagem, através da rede de drenagem dessa micro-bacia.

Os resultados obtidos estão descritos na tabela 6.1.

Tabela 6.1 - Parâmetros de qualidade da água de amostra coletada no ponto de deságüe da

rede de drenagem pluvial.

Altura

nível

d’água

(cm)

Tempera

tura (oC)

pH Conduti

vidade

(µS/cm)

DQO

(mg/l)

DBO

(mg/l)

Sol.

Suspen

são

(mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Colif.

Totais

(NMP/100

ml)

Colif.

Termotoler.

(NMP/100

ml)

3,0 23,0 6,92 208,0 52,6 21,4 7,8 0,3 >2,4x104 2,38E+04

Fazendo uma observação geral dos valores encontrados, confirma-se o que já era esperado,

de que esse efluente seja proveniente de ligações clandestinas de esgotos domésticos

residenciais e comerciais. Essa hipótese deve-se principalmente à presença de coliformes

termotolerantes e totais na água escoada. Percebe-se, entretanto, que o valor dos coliformes

termotolerantes ficou abaixo do valor típico de esgoto bruto. Fato este que pode ser

justificado pela provável infiltração de água subterrânea na rede, já que em alguns trechos

ela se encontra abaixo do nível do lençol freático. Outro fato que reforça essa hipótese são

os baixos valores de DBO e DQO, em comparação aos valores típicos referentes ao esgoto

doméstico bruto.

48

Tabela 6.2 – Comparação entre esgoto bruto e resultado obtido.

DQO

(mg/l) DBO

(mg/l) Sólidos em

Suspensão

(mg/l)

Coliformes

termotolerantes

(NMP/100ml) Esgoto bruto* 700 350 400 1,00E+07 Dados obtidos 52,6 21,4 7,8 2,38E+04 % entre dados obtidos e esgoto bruto 8% 6% 2% 0,24%

*Von Sperling (1996)

Com a comparação obtida na tabela 6.2, percebe-se que o efluente analisado está bastante

diluído, se comparado a esgoto bruto, ou seja, mais de 90% do escoamento em estudo,

corresponde à água subterrânea ou outro tipo de efluente diferente de esgoto bruto.

6.2 – COLETAS DE AMOSTRAS NO PERÍODO CHUVOSO

As coletas de amostra, bem como a medição de vazão, foram realizadas no período de 08

de outubro de 2003 a 10 de fevereiro de 2004, sendo feitas 7 coletas, divididas entre o

ponto A e o ponto B. As coletas do ponto A foram realizadas nos dias 25/01/04 (coleta

1A), 09/02/04 (coleta 2A) e 10/02/04 (coleta 3A). Já no ponto B foram realizadas nos dias

08/10/03 (coleta 1B), 19/01/04 (coleta 2B), 26/01/04 (coleta 3B) e 02/02/04 (coleta 4B).

Devido ao menor tempo de concentração do ponto A, comparado ao ponto B, houve uma

dificuldade maior nas campanhas realizadas no ponto A, no sentido de coletar amostras

desde o início do escoamento. Além disso, houve uma maior prioridade em coletar dados

referentes ao ponto B, principalmente quando ocorriam chuvas de maior intensidade, já

que esse ponto era representativo de toda a sub-bacia explorada. As coletas do ponto A

foram promovidas durante a ocorrência de precipitações de menor intensidade. Assim, o

número de amostras do ponto A é muito pequeno, dificultando uma compreensão maior do

comportamento desses dados.

O critério para o intervalo de tempo entre uma coleta e outra foi basicamente à altura da

lâmina d’água. Assim, tentou-se coletar amostras que representassem vários níveis d’água,

ou seja, vários valores de vazão.

49

6.2.1 – Dados de qualidade

Os resultados de concentração obtidos com as análises das amostras coletadas em cada

evento estão expostos a seguir por ponto de coleta, evento e amostra, sendo os valores

relativos aos metais apresentados separadamente.

Ponto A

Tabela 6.3 - Dados de qualidade do evento 1A (25/01/04) No

da

amos

tra

Hora Tem-

pera-

tura

(oC)

Conduti

vidade

(µS/cm)

DQO

(mg/l)

Sol.

Suspen

são

(mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Colif.

Totais

(NMP/100

ml)

Colif.

Termotoler

(NMP/100

ml)

Orto-

fosfato

(mg/l)

Óleos

e

graxas

(mg/l)

1 16:32 21,0 35,4 13,0 11,0 0,2 2,76E+05 2,38E+04 0,06 NI

2 16:40 21,0 33,8 13,0 9,0 0,2 2,49E+05 1,35E+04 0,05 7,30

3 16:57 21,0 38,3 9,0 12,5 0,0 3,45E+05 2,38E+04 0,10 *

NI: não identificado; * amostra não analisada para esse parâmetro.

Tabela 6.4 - Dados de qualidade do evento 2A (09/02/04) No da

amost

ra

Hora Tem-

pera-

tura

(oC)

Condutivida

de (µS/cm)

DQO

(mg/l)

DBO

(mg/l)

Sol.

Suspen

são

(mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Colif.

Totais

(NMP/100

ml)

Colif.

Termot.

(NMP/100

ml)

Óleos

e

graxas

(mg/l)

1 15:05 23,8 22,7 12,0 2,8 27,5 0,7 3,65E+05 1,85E+04 NI

2 15:19 23,8 22,9 16,0 1,8 30,0 1,0 3,61E+05 2,56E+04 NI

3 15:32 23,5 23,5 11,0 5,3 24,0 0,9 3,45E+05 2,31E+04 14,0

NI: não identificado.

Tabela 6.5 - Dados de qualidade do evento 3A (10/02/04) No

da

amos

tra

Hora Tem

pera-

tura

(oC)

pH Conduti

vidade

(µS/cm)

DQO

(mg/l)

DBO

(mg/l)

Sol.

Suspen

são

(mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Colif.

Totais

(NMP/100

ml)

Colif.

Termot.

(NMP/100

ml)

Óleos

e

graxas

(mg/l)

1 09:56 19,2 6,10 22,10 19,0 2,8 18,5 0,6 2,49E+05 9,60E+03 22,63

2 10:38 19,2 6,43 27,90 15,0 1,5 8,0 0,4 4,35E+05 2,16E+04 10,20

50

Os dados referentes às análises das amostras do ponto A, relativos aos três eventos

estudados, mostram que não houve grande variação nos valores dos parâmetros analisados,

em geral. O que se percebe é um pequeno aumento nos valores de sólidos em suspensão se

comparados os eventos 1A e 2A. No entanto, deve-se considerar que a quantidade de dados

é pequena e que os dias de coleta foram muito próximos, o que pode justificar a pequena

variação desses valores.

É válido lembrar que as variações de concentração entre os pontos A e B são de difícil

discussão, visto que os eventos estudados não foram os mesmos para os dois locais de

coleta de dados.

Ponto B

Tabela 6.6 - Dados de qualidade do evento 1B (08/10/03) No

da

amos

tra

Hora Tem-

peratu

ra (oC)

pH Conduti

vidade

(µS/cm)

DQO

(mg/l)

Sol.

Suspen

são

(mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Colif.

Totais

(NMP/100

ml)

Colif.

Termotoler

(NMP/100

ml)

Orto-

fosfato

(mg/l)

1 17:12 24,0 6,60 113,1 81,0 45,6 NI >2,4E+04 >2,4E+04 1,31

2 17:20 24,0 6,96 77,2 200,0 32,6 0,0 >2,4E+04 2,4E+04 0,54

3 17:35 23,5 6,94 55,5 65,0 23,5 0,0 >2,4E+04 1,6E+04 0,40

4 15:45 23,8 6,83 55,5 85,0 27,8 0,5 >2,4E+04 1,7E+04 0,31

5 17:55 23,8 6,75 58,3 71,0 19,0 0,0 >2,4E+04 2,4E+04 0,30

6 18:06 23,9 6,68 61,0 72,0 13,6 0,3 >2,4E+04 >2,4E+04 0,38

NI: não identificado.

A primeira análise das amostras do ponto B corresponde também a primeira análise de

amostras coletadas no momento da chuva. Assim, algumas dificuldades foram encontradas,

como por exemplo, a análise de coliformes. Nesse caso, teria sido necessária a execução de

uma maior diluição das amostras coletadas, no entanto, a princípio, não se sabia a ordem

de grandeza desses valores, por isso não se fez a adequada diluição.

51

Tabela 6.7 - Dados de qualidade do evento 2B (19/01/04) No

da

amos

tra

Hora Tem-

pera-

tura

(oC)

pH Conduti

vidade

(µS/cm)

DQO

(mg/l)

DBO

(mg/l)

Sol.

Suspe

nsão

(mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Colif.

Totais

(NMP/

100ml)

Colif.

Termot

(NMP/

100ml)

Orto-

fosfato

(mg/l)

Óleos

e

graxas

(mg/l)

1 16:00 23,0 6,75 160,9 65,0 21,2 104,0 2,5 6,9E+05 2,6E+05 0,13 *

2 16:05 26,3 * * * * * * * * * 10,91

3 16:10 26,3 6,67 62,1 47,0 * 48,0 0,9 2,4E+06 2,0E+05 0,22 *

4 16:15 26,3 * * * * * * * * * 10,78

5 16:30 26,3 6,60 57,1 34,0 12,8 100,0 1,0 2,4E+06 1,9E+05 0,02 *

6 16:40 26,0 6,59 67,7 53,0 * 113,0 1,3 2,0E+06 9,3E+04 0,31 14,35

7 17:00 26,0 6,67 87,5 79,0 16,0 119,0 1,2 1,7E+06 2,5E+05 0,12 14,56

* amostra não analisada para esse parâmetro.

Tabela 6.8 - Dados de qualidade do evento 3B (26/01/04)

No

da

amos

tra

Hora pH Conduti

vidade

(µS/cm)

DQO

(mg/l)

DBO

(mg/l)

Sol.

Suspe

nsão

(mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Colif.

Totais

(NMP/100

ml)

Colif.

Termotol.

(NMP/100

ml)

Orto-

fosfato

(mg/l)

Óleos

e

graxas

(mg/l)

1 16:25 6,98 39,2 39,0 5,1 152,0 1,2 1,41E+06 8,60E+04 0,17 *

2 16:35 7,02 37,1 40,0 3,2 169,5 1,3 4,61E+05 3,13E+04 0,15 10,34

3 16:45 7,02 39,1 32,0 2,4 134,0 1,5 1,12E+06 3,88E+04 0,05 *

4 16:53 6,92 40,0 23,0 5,6 122,5 1,8 * * 0,11 *

5 17:10 6,59 46,3 41,0 4,2 115,0 2,0 * * 0,11 *


Tabela 6.9 - Dados de qualidade do evento 4B (02/02/04)

No

da

amos

tra

Hora pH Conduti

vidade

(µS/cm)

DQO

(mg/l)

DBO

(mg/l)

Sol.

Suspen

são

(mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Colif.

Totais

(NMP/100

ml)

Colif.

Termotol.

(NMP/100

ml)

Orto-

fosfato

(mg/l)

1 14:50 6,79 58,8 43,0 12,7 134,5 1,2 2,42E+06 2,25E+05 0,25

2 15:00 6,71 45,0 50,0 * 173,5 0,9 2,42E+06 1,04E+05 0,29

3 15:19 6,68 44,9 29,0 * 104,0 1,2 2,42E+06 5,65E+04 0,09

4 15:38 6,66 43,6 22,0 * 60,0 0,9 1,99E+06 5,78E+04 0,15

5 16:20 6,59 46,3 19,0 6,9 43,5 0,7 1,05E+06 4,35E+04 0,09

6 16:34 6,53 50,8 19,0 * 42,5 0,8 1,55E+06 3,54E+04 0,07

7 17:15 6,64 66,0 23,0 11,5 43,5 0,9 1,55E+06 5,98E+04 0,14


52

Pode-se observar que algumas amostras não foram analisadas, como por exemplo para o

parâmetro DBO. Isso se deu pelo fato de que, como o laboratório de análises na época teve

grande demanda e as coletas em questão não poderiam ser programadas, já que dependiam

de um fenômeno natural (a chuva), houve momentos em que o equipamento não estava

disponível. Não há, entretanto, prejuízos maiores decorrentes dessa falha de dados de

DBO, já que, para todas as amostras foi feita análise de DQO.

Tabela 6.10 - Qualidade de esgoto bruto e de efluente de estações de tratamento,

concentrações típicas – Médias em mg/l. (Fonte: Jordão e Pessoa, 1995)

Tipo de

esgoto Tipo de tratamento Sólidos em

suspensão DBO DQO N total P total

Bruto - 200 220 500 40 10

Primário Decantação 100 155 350 38 9

Secundário Convencional

Lodos ativados-L.A.

30 25 75 30 8

Secundário L. A. com nitrificação 20 10 35 30 8

Secundário L. A. c/ nitrif. + denitrif. 20 10 30 8 8

Secundário L. A. c/ remoção biol. de P 15 10 30 20 2

Terciário L. A. + rem. N, P + filt. 10 5 25 <5 <2

Comparando-se os valores obtidos com a análise das amostras coletadas no ponto B e os

valores apresentados na tabela 6.10, como, por exemplo, os padrões de efluentes de

tratamento terciário, percebe-se que em 45% das amostras, os valores de DBO estão acima

do padrão considerado. No caso de DQO, mais de 78% das amostras apresentaram valores

acima do padrão. Já com relação a sólidos em suspensão, 100% ficaram acima dos valores

correspondentes ao padrão de efluente de tratamento terciário, o que era esperado, já que

em geral, os valores de sólidos em suspensão provenientes do escoamento superficial

urbano, estão próximos ou são maiores que os valores de esgoto bruto. É importante

ressaltar que, no caso de Brasília, existe a preocupação de que o esgoto doméstico lançado

no corpo d’água em estudo passe por processo de tratamento que vai até a remoção de

nitrogênio e fósforo, no entanto, não existe nenhum cuidado quanto ao lançamento de

efluentes de redes de drenagem pluvial no corpo receptor.

53

Tentou-se realizar alguma correlação entre os valores dos parâmetros analisados e algum

padrão estabelecido por legislação local, como é o caso de padrões de lançamentos de

efluentes provenientes do escoamento superficial urbano, porém não foi encontrada

nenhuma lei distrital ou estadual que trate desse assunto. Assim, buscou-se comparar os

resultados com valores encontrados em trabalhos semelhantes quanto à análise de

qualidade, realizados em outros países. Nesses trabalhos, os resultados obtidos são

apresentados na forma de concentração média do evento, assim, serão discutidos

posteriormente com os resultados da concentração média do evento parcial alcançada no

presente trabalho.

Metais

É considerável a variação que ocorre em alguns valores obtidos entre as amostras de um

mesmo elemento químico, mesmo quando esses valores são relativos a um mesmo evento

ou a um mesmo ponto de coleta.

É esperado que a quantidade de metais encontrada em águas de drenagem pluvial oriunda

do escoamento superficial esteja particulada, devido ao pouco tempo de contato entre o

metal particulado e a água. Por isso, houve a necessidade de se analisar tanto a quantidade

de metais dissolvidos quanto a quantidade total de metais, para se chegar à quantidade de

metais particulados. Assim, a Concentração Média do Evento Parcial-CMEP foi calculada

com o valor de metais particulados, ou seja, utilizando o resultado obtido da diferença

entre a quantidade total de metais e a quantidade de metais dissolvidos, conforme exposto

a seguir.

Tabela 6.11 - Concentração Média do Evento Parcial dos elementos químicos.

Eventos Elemento (µg/l)

1A 2A 3A 2B 3B 4B

Cu 0,0 14,9 4,8 9,3 0,0 4,4

Cr 0,0 34,3 17,4 5,7 0,0 8,1

Zn 35,3 45,9 51,4 112,9 43,6 77,4

Pb 0,0 1.000,4 307,2 67,4 20,2 266,1

Cd 0,0 46,0 32,2 2,9 0,0 7,3

Al 69,1 2.523,9 755,5 2.509,0 8.494,0 6.924,0

Fe 51,6 222,0 41,1 230,2 758,2 675,8

54

É importante observar que as concentrações expostas anteriormente foram ponderadas por

meio das vazões ocorridas no momento da coleta, facilitando então, a compreensão da

influência desta rede de drenagem pluvial para o lago Paranoá.

Com a utilização de um estudo realizado na cidade de Paris, em um distrito com áreas

residenciais antigas e poucas áreas comerciais, com 42 ha, sendo 90% impermeável,

buscou-se uma correlação com os valores encontrados no presente trabalho no caso dos

elementos cádmio, cobre, chumbo e zinco. Os valores estão expostos tabela 6.12.

Tabela 6.12 - Variação da concentração média do evento para alguns metais pesados

(Gromaire-Mertz et al., 1999)

Escoamento em ruas

Mínimo Máximo Médio

Cádmio (µg/l) 0,3 1,8 0,6

Cobre (µg/l) 27 191 61

Chumbo (µg/l) 71 523 133

Zinco (µg/l) 246 3839 550

As médias de cádmio encontradas em todos os eventos estudados no presente trabalho são

superiores a encontrada na tabela 6.12 Com relação a chumbo, em 60% dos eventos as

médias apresentaram valores maiores que a média encontrada no trabalho de Paris. Já os

valores médios de cobre e zinco foram menores que os relativos a tabela anterior. É

importante lembrar que a cidade de Paris possui uma quantidade bem maior de áreas

impermeáveis, além disso, a área de contribuição dessa bacia é também muito maior, se

comparada à área estudada, o que surpreende os resultados encontrados. No entanto,

podem existir fatores que levem a diminuir a quantidade de metais, ou de outro poluente,

na superfície de escoamento da cidade de Paris, como é o caso da lavagem de ruas, comum

nessa cidade.

Na tabela 6.13 foram expostos os valores correspondentes às cargas acumuladas referentes

aos metais analisados. É importante lembrar que não foi possível coletar dados de todo o

período de escoamento superficial em cada evento de chuva, assim, tem-se apenas uma

parte de todo o metal depositado no lago para as respectivas precipitações.

55

Tabela 6.13 – Carga acumulada de metais nos eventos 1A, 2A, 3A, 2B, 3B e 4B.

Eventos Elemento (g)

1A 2A 3A 2B 3B 4B

Cu 0,0 4,8 6,4 14,7 0,0 40,1

Cr 0,0 11,1 23,1 9,1 0,0 80,5

Zn 10,6 14,8 68,0 184,7 112,4 576,3

Pb 0,0 323,8 406,7 102,9 64,1 2.198,9

Cd 0,0 14,9 42,6 4,6 0,0 80,9

Al 201,8 815,7 999,4 3.931,7 21.817,3 45.998,7

Fe 14,9 71,8 54,4 377,8 1.959,0 4.478,3

Percebe-se um aumento nos valores de Fe e Al, a medida em que se passa o período de

chuva. A justificativa para o ocorrido se baseia no fato de que esses metais estão

relacionados ao aumento da quantidade de sólidos em suspensão, já que provavelmente são

provenientes do próprio solo da região.

Com base nos dados obtidos, não é possível relacionar as cargas dos metais pesados com

áreas de oficinas, como é o caso do ponto A, o qual não mostrou cargas significativamente

maiores que no ponto B. Além disso, as variações entre os pontos A e B referentes aos

resultados de cargas são de difíceis discussões devido ao fato que os eventos estudados não

foram os mesmos para os dois locais de coleta de dados.

6.2.2 – Dados de vazão

Como já foi comentado no capítulo cinco, para medição da vazão escoada, considerou-se a

correção dos dados de velocidade superficial (coeficiente de correção de 0,85), obtidos

pela simplificação de que esta é semelhante à velocidade de percurso do bloco principal de

esferas de isopor lançadas no canal. Nesse item, descreve-se as particularidades observadas

nos dois pontos estudados, bem como os resultados obtidos de velocidades e vazões, com

as devidas correções.

56

Ponto A

A medição da velocidade no ponto A foi facilitada pelas características do segundo poço

de visita que, conforme descrito anteriormente, trata-se de um ponto de observação do

escoamento diretamente na tubulação, ou seja, ao passar o escoamento pelo poço, este não

sofre nenhuma interferência, como é o caso dos poços de visita tradicionais que interferem

no movimento devido à mudança de forma. Assim, as particularidades desse poço

facilitaram tanto a observação da passagem das esferas de isopor, quanto à medição da

altura do nível d’água.

Apesar de a distância entre os dois poços de visita ser de aproximadamente 183 m, não

houve dificuldade no momento de cronometrar o tempo de percurso das esferas de isopor.

Embora tenha se observado a ocorrência de dispersão das esferas, já comentada no capítulo

cinco, a maior parte delas deslocavam-se em um grande bloco. Com isso, visualmente

detectado esse bloco, cronometrava-se o tempo de percurso das referidas esferas. Os

resultados alcançados referentes às velocidades superficiais foram corrigidos e os valores

correspondentes às velocidades médias resultantes dessa correção estão expostos na tabela

6.14.

Tabela 6.14 - Dados de velocidade e de vazão coletados no Ponto A.

Ponto B

Com relação à medição das velocidades no ponto B, o lançamento das esferas na galeria

era feito em um poço de visita localizado a 61m do ponto de deságüe da mesma, tomado

como referência de chegada para o cálculo da velocidade. Pelo fato dessas duas seções de

estudo no ponto B estarem a uma distância menor do que no caso do ponto A, observou-se

Evento 1A Evento 2A Evento 3A

Tempo

(Hora)

Veloc_Méd

(m/s)

Vazão

(m3/s)

Tempo

(Hora)

Veloc_Méd

(m/s)

Vazão

(m3/s)

Tempo

(Hora)

Veloc_Méd

(m/s)

Vazão

(m3/s)

16:32 1,56 0,19 15:05 1,79 0,25 09:56 2,02 0,36

16:40 1,43 0,16 15:19 1,38 0,10 10:38 1,60 0,16

16:57 1,15 0,10 15:32 1,05 0,05

57

que a dispersão das esferas era menos expressiva que no primeiro caso. Isso facilitou o

procedimento de medição de velocidade nesse ponto, já que a visualização da passagem do

bloco principal das esferas de isopor era mais clara do que no ponto A.

Tabela 6.15 - Dados de velocidade e de vazão coletados no Ponto B (eventos 1B e 2B).

Evento 1B Evento 2B

Tempo (Hora) Veloc_Méd (m/s) Vazão (m3/s) Tempo (Hora) Veloc_Méd (m/s) Vazão (m3/s)

17:12 3,97 6,19 16:00 0,78 0,16

17:22 3,97 6,19 16:05 0,78 0,16

17:35 2,86 2,97 16:10 1,08 0,34

17:45 1,95 1,27 16:15 1,08 0,34

17:55 1,63 0,85 16:30 1,22 0,44

18:06 1,50 0,70 16:40 1,50 0,70

17:00 0,93 0,24

Tabela 6.16 - Dados de velocidade e de vazão coletados no Ponto B (eventos 3B e 4B).

Evento 3B Evento 4B

Tempo (Hora) Veloc_Méd (m/s) Vazão (m3/s) Tempo (Hora) Veloc_Méd (m/s) Vazão (m3/s)

16:25 3,59 5,60 14:50 2,10 1,42

16:35 3,03 3,15 15:00 2,46 2,05

16:45 2,00 1,56 15:19 2,31 1,68

16:53 1,77 0,92 15:38 1,74 1,04

17:10 1,16 0,36 16:20 1,30 0,51

16:34 1,13 0,35

17:15 0,81 0,21

Curva cota-vazão

Os dados de vazão medidos nos pontos A e B, com todas as limitações oriundas das

simplificações já descritas, permitiram a elaboração da curva-chave dos respectivos pontos.

A curva correspondente ao ponto A foi construída com 08 pontos e a do ponto B com 11

pontos, enquanto que o tipo de modelo usado nos dois casos foi o potencial, o qual

alcançou melhores resultados, conforme se observa o valor do R2.

58

Curva Cota-Vazão Ponto A

y = 0,4018x0,4566

R2 = 0,97930,00

0,10

0,20

0,30

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40

Vazão (m3/s)

Cota (m)

Figura 6.1 - Curva cota vazão correspondente ao ponto A.

Curva Cota-Vazão Ponto B

y = 0,2192x0,5526

R2 = 0,99320,000,100,200,300,400,500,600,70

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Vazão (m3/s)

Cota (m)

Figura 6.2 - Curva cota vazão correspondente ao ponto B.

É importante ressaltar que, devido à qualidade dos dados coletados, o presente estudo foi

considerado de caráter exploratório, assim a precisão dessas curvas-chave está relacionada

às considerações assumidas.

6.3 – HIDROGRAMA E POLUTOGRAMA

Alguns parâmetros como DBO, DQO, sólidos em suspensão, nitrato e orto-fosfato foram

analisados por meio de curva que relaciona a concentração do poluente ao longo do tempo,

ou seja, no decorrer de parte da precipitação. Com o auxílio do hidrograma pôde-se

analisar a ocorrência de alguns picos de concentração antes e outros após o pico de vazão.

59

Ponto A

Figura 6.3 – Hidrogramas e polutogramas referentes aos eventos 1A e 2A.

Evento 1A (25/01/04)

0,0

5,0

10,0

15,0

16:26 16:33 16:40 16:48 16:55 17:02 Hora0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

DQO Sól. Suspensão vazão

E ven to 1 A (2 5 /0 1 /0 4 )

0 ,0 0

0 ,2 0

0 ,4 0

0 ,6 0

0 ,8 0

1 6 :3 2 1 6 :4 0 1 6 :5 7 H o ra

C o ncen tração (m g/l)

0 ,0 0

0 ,0 5

0 ,1 0

0 ,1 5

0 ,2 0

V azão (m 3/s)

N itra to O rto -fo sfa toV azão

Evento 2A (09/02/04)

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

15:05 15:19 15:32 Hora

Concentração (mg/l)

0,000,050,100,150,200,250,30

Vazão (m3/s)

DQO DBOSól. Suspensão NitratoVazão

Concentração (mg/l) Vazão (m3/s)

60

Devido a pouca quantidade de dados referentes ao ponto A, observa-se uma certa

dificuldade em descrever o comportamento desses parâmetros, contudo, percebe-se que

parâmetros como DQO, DBO, sólidos em suspensão, nitrato e orto-fosfato aparentemente

tiveram seus picos de concentração ocorridos após o pico de vazão.

Ponto B

Figura 6.4 – Hidrogramas e polutogramas referentes aos eventos 1B e 3B.

Os eventos 1B e 3B foram agrupados devido ao fato que, nos dois casos, não foi possível a

coleta de dados no período de ascensão da vazão. Por meio da análise dos gráficos de

polutograma desses eventos, percebe-se que as concentrações dos parâmetros DQO, e orto-

fosfato sofrem decaimento do evento 1B ao 3B. Esse fato pode ser justificado pela

Evento 1B (08/10/03)

0,050,0

100,0150,0200,0250,0

17:12

17:20

17:35

15:45

17:55

18:06

0,01,02,03,04,05,06,07,0

DQOSól. SuspensãoVazão

Evento 1B (08/10/03)

0 ,00 ,20 ,40 ,60 ,81 ,01 ,21 ,4

17:12

17:20

17:35

15:45

17:55

18:06

0 ,01 ,02 ,03 ,04 ,05 ,06 ,07 ,0

NitratoOrto-fosfatoVazão

Conc. (mg/l) Vazão (m3/s)

Hora


Hora

Evento 3B (26/01/04)

0,01,02,03,04,05,06,0

16:25

16:35

16:45

16:53

17:10

0,01,02,03,04,05,06,0

NitratoOrto-fosfatoDBOVazão


Hora

Evento 3B (26/01/04)

0

50

100

150

200

16:2516:3516:4516:5317:100,001,002,003,004,005,006,007,00

DQOSólidos em suspensãoVazão

Vazão (m3/s) Conc. (mg/l)

Hora

61

lavagem da bacia de drenagem no período. Ou seja, no início do evento a bacia encontra-se

com uma quantidade maior de poluentes depositados.

Figura 6.5 - Hidrogramas e polutogramas referentes aos eventos2B e 4B.

No caso dos eventos 2B e 4B percebe-se que foi possível a amostragem de parte

significativa de cada evento, da ascensão à recessão do nível, relativa ao pico de vazão na

galeria. Pela observação do polutograma dos parâmetros DQO, sólidos em suspensão e

nitrato no evento 2B, percebe-se que no início do mesmo, com o aumento da vazão,

ocorreu decréscimo nos seus níveis de concentração. Próximo ao pico de vazão, observa-se

a ascensão nos níveis desses parâmetros.

E v e n to 2 B (1 9 /0 1 /0 4 )

0 ,0 02 0 ,0 04 0 ,0 06 0 ,0 08 0 ,0 0

1 0 0 ,0 01 2 0 ,0 01 4 0 ,0 0

16:00

16:10

16:30

16:40

17:00

0 ,0 00 ,1 00 ,2 00 ,3 00 ,4 00 ,5 00 ,6 00 ,7 00 ,8 0

D Q OS ó l. S u sp e n sã oV a z ã o


Hora

E v e n t o 2 B ( 1 9 / 0 1 / 0 4 )

0 , 0 0

0 , 5 0

1 , 0 0

1 , 5 0

2 , 0 0

2 , 5 0

3 , 0 0

16:0

0

16:1

0

16:3

0

16:4

0

17:0

0

0 , 0 00 , 1 00 , 2 00 , 3 00 , 4 00 , 5 00 , 6 00 , 7 00 , 8 0

N i t r a t oV a z ã o


Hora

E v e n to 4 B ( 0 2 /0 2 /0 4 )

0 ,0 00 ,2 00 ,4 00 ,6 00 ,8 01 ,0 01 ,2 01 ,4 0

14:50

15:19

16:20

17:15

0 ,0 00 ,5 01 ,0 01 ,5 02 ,0 02 ,5 0

N itr a toO r to - fo s fa toV a z ã o

Vazão (m3/s) Conc. (mg/l)

Hora

E v e n to 4 B (0 2 /0 2 /0 4 )

0 ,0 0

5 0 ,0 0

1 0 0 ,0 0

1 5 0 ,0 0

2 0 0 ,0 0

14:50

15:19

16:20

17:15

0 ,0 00 ,5 01 ,0 01 ,5 02 ,0 02 ,5 03 ,0 0

D Q OS ó lid o s e m su sp e n sã oV a z ã o


Hora

62

Na maioria dos parâmetros os picos de concentração provavelmente ocorreram depois do

pico de vazão, como é o caso da DQO, sólidos em suspensão, DBO e nitrato. Contudo, em

alguns eventos houve uma variação desse comportamento, como é o caso dos parâmetros

DQO, sólidos em suspensão e orto-fosfato no evento 4B e orto-fosfato no evento 3B em

que, aparentemente, os picos de vazão e concentração ocorreram simultaneamente.

6.4 – CONCENTRAÇÃO MÉDIA DO EVENTO PARCIAL – CMEP

A CMEP foi calculada para cada parâmetro, em cada evento, nos pontos A e B, conforme

tabelas 6.17 e 6.18.

Tabela 6.17 - Concentração Média do Evento Parcial-CMEP do ponto A.

Evento

Condutividade

(microS/cm)

DQO

(mg/l)

DBO

(mg/l)

Sól.Suspens

ão (mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Orto-

fosfato

(mg/l)

Coliformes

Totais

(NMP/100m

l)

Coliformes

Fecais

(NMP/100m

l)

1A 35,47 12,12 - 10,62 0,16 0,07 2,81E+05 2,01E+04

2A 22,85 12,84 2,87 27,67 0,80 - 3,62E+05 2,08E+04

3A 23,91 17,75 2,39 15,22 0,54 - 3,07E+05 1,33E+04

Tabela 6.18 - Concentração Média do Evento Parcial-CMEP do ponto B.

Evento

Condutividade

(microS/cm)

DQO

(mg/l)

DBO

(mg/l)

Sól.Suspens

ão (mg/l)

Nitrato

(mg/l)

Orto-

fosfato

(mg/l)

Coliformes

Totais

(NMP/100m

l)

Coliformes

Fecais

(NMP/100m

l)

1B 82,86 118,39 - 33,84 0,05 0,78 - -

2B 74,73 51,81 15,31 89,72 1,25 0,19 2,02E+06 1,70E+05

3B 38,90 37,12 4,23 150,84 1,34 0,14 1,08E+06 6,22E+04

4B 48,45 35,30 11,21 114,30 1,01 0,19 2,19E+06 1,01E+05

Analisando os valores encontrados, em especial no ponto B, percebe-se uma diminuição

nos valores dos parâmetros condutividade, DQO, DBO e orto-fosfato ao longo do período

chuvoso. Já os sólidos em suspensão mostraram-se crescentes no decorrer do período. No

entanto, parâmetros como coliformes totais e termotolerantes e pH permaneceram sem

grandes variações em seus valores.

63

É compreensível a diminuição dos valores desses parâmetros devido ao fato que, com uma

maior freqüência na ocorrência das chuvas, foi diminuído o acúmulo desses materiais nas

superfícies de escoamento. Com relação aos sólidos em suspensão, também pode ter

havido uma diminuição na quantidade dos sólidos acumulado nos dias sem chuvas, no

entanto, com o aumento da freqüência das chuvas, houve também um aumento da erosão

nas áreas de solo exposto, aumentando, assim, a quantidade total de sólidos carreados pelo

escoamento superficial.

Comparando-se os valores encontrados para CMEP do ponto A e B, e as concentrações

típicas de vários tipos de esgoto, conforme se pode observar na tabela 6.10, percebe-se que

o escoamento presente no ponto A comporta-se conforme efluente de tratamento desde o

secundário convencional com lodos ativados até tratamento terciário para o caso de sólidos

em suspensão, e como efluente de tratamento terciário para DBO e DQO.

Já a comparação com os valores do ponto B revela que no caso de sólidos em suspensão, as

águas pluviais estão no nível que vai desde o tratamento secundário convencional com

lodos ativados, chegando próximo aos valores de esgoto bruto. Porém, os valores de DBO

ficaram desde o tratamento terciário, até próximo aos valores do tratamento secundário

convencional, enquanto que a DQO ficou em torno dos valores do esgoto com tratamento

convencional com lodos ativados e o tratamento com lodos ativados com nitrificação.

Buscando uma comparação entre os resultados obtidos no presente trabalho e os

encontrados em outras cidades, foram utilizados os valores do estudo realizado na cidade

de Paris, onde as características do local de estudo foram descritas anteriormente

(Gromaire-Mertz et al., 1999).

Tabela 6.19 - Variação da concentração média do evento para os parâmetros sólidos em

suspensão, DQO e DBO (Gromaire-Mertz et al., 1999)

Escoamento em telhados Escoamento em pátios Escoamento em ruas

mín máx méd mín máx méd mín máx méd

SS* (mg/l) 3 304 29 22 490 74 49 498 92,5

DQO (mg/l) 5 318 31 34 580 95 48 964 131

DBO (mg/l) 1 27 4 9 143 17 15 141 36

* Sólidos em suspensão.

64

Comparando-se os valores relativos ao escoamento em ruas, os quais se aproximam mais

das condições em estudo, percebe-se que a concentração média relativa a sólidos em

suspensão do ponto A está abaixo dos valores encontrados em Paris. Já com relação ao

ponto B, apenas 50% das amostras estão com valores abaixo do encontrado na tabela

anterior. Com relação aos valores de DQO e DBO nos pontos A e B, esses estão bem

abaixo dos encontrados na tabela. A ocorrência de valores mais próximos, como é o caso

de sólidos em suspensão, pode estar relacionada à grande área permeável da bacia de

Brasília, o que contribui para gerar uma quantidade maior de sólidos, proveniente do solo

exposto.

6.5 – PRECIPITAÇÃO DIÁRIA

Com relação à coleta 1B, os dados obtidos por meio do pluviógrafo colocado na área em

estudo revelam que as chuvas ocorridas depois de instalado o aparelho e antes dessa coleta

que ocorreu dia 08/10/03, dia 281 no calendário juliano, foram da ordem de 3,00 a 5,00

milímetros cada uma, o que podem ser consideradas desprezíveis para ocasionar

escoamento, estando o solo seco. Em vista disso, a quantidade de dias sem ocorrência de

escoamento superficial antes do evento 1B é de, no mínimo, 49 dias. O total precipitado no

dia da coleta foi de 27,2 milímetros. Essa informação é importante devido ao fato de que

essa chuva ocorreu depois de um longo período sem precipitação, o que difere dos demais

eventos coletados, que ocorreram em períodos com uma maior freqüência de chuva.

O segundo evento coletado, evento 2B, ocorreu em 19/01/04, com precipitação de 12,0

mm. De acordo com a figura 6.6, percebe-se facilmente a ocorrência de várias

precipitações, inclusive de chegando a mais de 70 mm em um só dia. Porém, há que se

esclarecer que esses eventos não foram estudados porque ocorreram em períodos noturnos,

impossibilitando a coleta de dados, devido à falta de condições relativas ao acesso aos

pontos de coleta, segurança e pessoal.

Os demais eventos estudados, tanto do ponto A, quanto do ponto B, ocorreram em

períodos de muita chuva nos dias anteriores às campanhas de coleta de dados, com exceção

do evento 4B, que aconteceu no dia 02/02/04, 33 no calendário juliano, onde os dias

65

anteriores foram de pouca chuva, o que pode ter ocasionado um maior acúmulo de

poluentes na superfície de escoamento.

Uma análise entre a precipitação durante os meses de agosto de 2003 e fevereiro de 2004 e

a concentração de alguns parâmetros pode ser observada no gráfico da figura 6.6, o qual

relaciona precipitação diária e a Concentração Média do Evento Parcial-CMEP, com

relação ao ponto B. O que pode ser observado é um decréscimo nos valores de

condutividade e DQO ao longo dos meses chuvosos, além de uma elevação nos valores de

sólidos em suspensão.

66

Precipitação e Concentração

0

20

40

60

80

100

120

140

160

232

237

242

247

252

257

262

267

272

277

282

287

292

297

302

307

312

317

322

327

332

337

342

347

352

357

362

2 7 12 17 22 27 32 37

Dia (calendário juliano)Pr

ecip

itaçã

o (m

m)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

DQ

O e

sól

. sus

pens

ão (m

g/l)

cond

utiv

idad

e (m

icro

S/cm

)

Condutividade DQO Sólidos em suspensão

Figura 6.6 - Gráfico que relaciona a precipitação e a concentração de condutividade, DQO e sólidos em suspensão - ponto B.

67

6.6 – LEVANTAMENTO DE CARGAS DE POLUENTES DURANTE EVENTOS

DE PRECIPITAÇÃO

A carga de alguns parâmetros como DQO, DBO, sólidos em suspensão, óleos e graxas e

orto-fosfato foi calculada como sendo constante para cada intervalo, de cada evento parcial

estudado. Os gráficos a seguir mostram o comportamento dessa carga ao longo do período

de escoamento superficial coletado.

Ponto A

Figura 6.7 – Cargas referentes aos eventos 1A, 2A e 3A.

Com o cálculo das cargas de cada parâmetro relativas a cada evento, torna-se mais fácil a

análise da influência desses poluentes sobre o corpo d’água receptor, provocada pelo

escoamento superficial na sub-bacia estudada. No entanto, as poucas amostras coletadas

em cada evento no ponto A, indicam apenas a ocorrência de uma descendência quanto a

cargas ao longo do período analisado. Percebe-se também que, se comparados os três

eventos, quanto aos parâmetros de DQO e sólidos em suspensão, ocorre um aumento na

Evento 1A (25/01/04)

0,00,5

1,01,5

2,0

16:19 16:33 16:48 17:02 17:16Hora

Car

ga (K

g)

DQOSól. SuspensãoÓleos e graxas

Evento 1A (25/01/04)

0,000

0,005

0,010

0,015

16:19 16:33 16:48 17:02 17:16Hora

Car

ga (K

g)

Orto-fosfato

Evento 2A (09/02/04)

0,02,04,06,08,0

15:00

15:05

15:10

15:15

15:20

15:25

15:30

15:35

Hora

Car

ga (k

g)

DQODBOSól. suspensão

Evento 3A (10/02/04)

0,010,020,030,040,0

09:36

09:47

09:58

10:09

10:20

10:31

10:42

10:53

Hora

Car

ga (k

g)

Sól. SuspensãoDBODQO

68

quantidade de carga do evento 1A ao evento 3A. Para se inferir uma justificativa sobre o

ocorrido era necessário conhecer os valores de cargas relativos a todo o período de

escoamento, levando-se em conta também a concentração das coletas em um curto período

de tempo.

Ponto B

Figura 6.8 – Cargas referentes aos eventos 1B e 3B.

Evento 1B (08/10/03)

0,0200,0400,0600,0800,0

1000,01200,0

17:0

8

17:1

6

17:2

4

17:3

2

17:4

0

17:4

8

17:5

6

18:0

4

Hora

Car

ga (k

g)

Sól. SuspensãoDQO

Evento 1B (08/10/03)

0,01,02,03,04,05,0

17:0

8

17:1

6

17:2

4

17:3

2

17:4

0

17:4

8

17:5

6

18:0

4

Hora

Car

ga (k

g)

Orto-fosfato

Evento 3B (26/01/04)

0,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0

16:20

16:28

16:36

16:44

16:52

17:00

17:08

17:16

Hora

Car

ga (k

g)

DQO Sól. Supensão

Evento 3B (26/01/04)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

16:20

16:28

16:36

16:44

16:52

17:00

17:08

17:16

Hora

Car

ga (k

g)

DBO

Evento 3B (26/01/04)

0,00,10,20,30,40,50,6

16:20

16:28

16:36

16:44

16:52

17:00

17:08

17:16

Hora

Car

ga (k

g)

Orto-fosfato

69

O comportamento das cargas relativas aos eventos 1B e 3B é parecido, o que pode ser

justificado devido a não coleta de amostras durante o período de ascensão da vazão. A

duração do período de coleta nos dois eventos é praticamente o mesmo, na faixa de 1 hora.

Percebe-se uma diminuição na quantidade de cargas dos parâmetros DQO, sólidos em

suspensão e orto-fosfato, do evento 1B para o 3B. O fato pode ser justificado em

decorrência do dia de coleta, ou seja, o evento 1B ocorreu em outubro de 2003, depois de

um longo período sem chuvas; já o evento 3B ocorreu em janeiro de 2004, após a

ocorrência de várias precipitações.

Figura 6.9 – Cargas referentes aos eventos 2B e 4B.

Evento 2B (19/01/04)

0,020,040,060,080,0

100,0120,0

15:56

16:06

16:16

16:26

16:36

16:46

16:56

17:06

Hora

Car

ga (k

g)

DQO Óleos e graxasSól. Suspensão DBO

Evento 2B (19/01/04)

0,0000,0500,1000,1500,2000,250

15:56

16:06

16:16

16:26

16:36

16:46

16:56

17:06

Hora

Car

ga (k

g)

Orto-fosfato

Evento 4B (02/02/04)

0,050,0

100,0150,0200,0250,0300,0350,0

14:4

5

15:0

7

15:2

9

15:5

1

16:1

3

16:3

5

16:5

7

17:1

9

Hora

Car

ga (k

g)

Sól. Suspensão

Evento 4B (02/02/04)

0,020,040,060,080,0

100,0120,0

14:4

5

15:0

8

15:3

1

15:5

4

16:1

7

16:4

0

17:0

3

17:2

6

Hora

Car

ga (k

g)

DQO DBO

Evento 4B (02/02/04)

0,000,100,200,300,400,500,60

14:4

5

15:0

6

15:2

7

15:4

8

16:0

9

16:3

0

16:5

1

17:1

2

17:3

3

Hora

Car

ga (k

g)

Orto-fosfato

70

Os eventos 2B e 4B também têm comportamentos parecidos quanto às cargas analisadas. O

período de coleta de amostra para os dois casos abrangeu tanto a ascensão quanto recessão

da vazão. No entanto, a duração de coleta do evento 4B foi praticamente o dobro do evento

2B. Os picos dos parâmetros sólidos em suspensão e orto-fosfato foram maiores no evento

4B em relação ao 2B, enquanto que o pico de DQO ocorreu com valores próximos nos dois

eventos.

6.6.1 – Carga acumulada

O cálculo dos valores das cargas de alguns parâmetros para cada evento possibilitou a

obtenção da carga acumulada, referente ao evento respectivo. Levando-se em conta a

duração de cada coleta, apesar de não ter sido possível a obtenção dos dados relativos a

todo o período de escoamento, fez-se a seguir uma comparação entre a carga acumulada e

a contribuição per capita diária nos esgotos domésticos brutos para os parâmetros DBO,

DQO, sólidos em suspensão e óleos e graxas. Fez-se também uma análise da densidade

populacional equivalente ao total de carga obtida, correspondente à área da sub-bacia

estudada.

Tabela 6.20 – Comparação entre carga acumulada, carga/habitante/dia e densidade de

habitantes equivalentes.

Evento Parâmetro Duração

do evento

(min)

Padrão carga

por habitante*

(kg/hab.dia)

Carga

acumulada/

evento (kg)

Habitantes

equivalentes

Área da

sub-bacia

(km2)

Densidade

equivalente

(hab/km2)

1B DQO 54 0,10 1.419,4 14.194 5,24 2.709

1B S. suspensão 54 0,06 373,1 6.218 5,24 1.187

2B DQO 60 0,10 90,4 904 5,24 173

2B S. suspensão 60 0,06 156,1 2.601 5,24 496

2B DBO 60 0,05 11,8 236 5,24 45

2B Ól. graxas 60 0,02 23,1 1.153 5,24 220

3B DQO 45 0,10 265,2 2.652 5,24 506

3B S. suspensão 45 0,06 1074,1 17.901 5,24 3.416

3B DBO 45 0,05 30,8 615 5,24 117

4B DQO 145 0,10 266,2 2.662 5,24 508

4B S. suspensão 145 0,06 834,1 13.902 5,24 2.653

4B DBO 145 0,05 22,6 452 5,24 86

* Von Sperling (1996)

71

Os resultados obtidos para cada evento analisado revelam uma grande quantidade de carga

acumulada, mesmo quando se observam durações de escoamento que vão de 45 a 145

minutos. É importante destacar que os eventos observados estão distribuídos ao longo do

período chuvoso, não se tratando apenas das primeiras chuvas. Assim, mesmo analisando-

se o evento 4B, o qual ocorreu depois da ocorrência de várias chuvas, percebe-se que a

quantidade de DQO acumulada em 145min de escoamento equivale à produção de 2.662

habitantes por dia. Distribuindo esse total de habitantes na área estudada, ou seja, em 5,24

km2, obtém-se uma densidade populacional de 508 hab/km2.

Levando-se em conta que, segundo o IBGE, a densidade demográfica de Brasília é de 420

hab/km2, os resultados encontrados, principalmente para os parâmetros sólidos em

suspensão e DQO, são bem expressivos. A produção dessas cargas encontradas não ocorre

em todos os dias do ano, no entanto, considerando que o período chuvoso em Brasília vai

desde o mês de outubro até abril, e que durante as primeiras chuvas esses valores

costumam ser bem maiores, pode ser preocupante a carga de poluente lançada no corpo

d’água receptor sem nenhum tratamento.

72

7 – CONCLUSÕES

O presente trabalho teve como objetivo principal realizar uma investigação a respeito das

características quali-quantitativa das águas de drenagem pluvial, de uma bacia urbana, por

meio da medição de vazão do escoamento, e da coleta de amostra de água para análise

laboratorial.

Os resultados alcançados levaram a conclusão de que as águas pluviais necessitam de uma

maior atenção quanto à possibilidade de poluição dos corpos d’água receptores, além do

grande problema devido à poluição da própria água de drenagem pluvial. No caso de

Brasília, há que se atentar para o fato de que existem consideráveis quantidades de ligações

clandestinas de esgoto na rede pluvial, sem o mínimo tratamento, e que estas contribuem

para elevar os níveis de concentração de importantes parâmetros de qualidade. Porém,

mesmo com a eliminação das ligações clandestinas, as águas provindas do escoamento

superficial no momento da chuva podem exercer influência no corpo receptor, dependendo

da carga total de poluentes transportada, que pode variar com a intensidade ou duração da

chuva ou com a quantidade de dias sem precipitação.

A análise do escoamento que ocorre continuamente na rede de drenagem pluvial, mesmo

sem a ocorrência de chuva, apontou para a conclusão de que existem ligações clandestinas

de esgoto na rede, devido à presença de coliformes totais e termotolerantes. No entanto, a

análise de parâmetros como DQO, DBO, sólidos em suspensão e coliformes

termotolerantes indicam a ocorrência de uma grande diluição desse esgoto, ou seja, menos

de 10% do material escoado corresponde a esgoto bruto.

A comparação dos resultados obtidos referentes aos metais cádmio, cobre, chumbo e zinco,

com um trabalho realizado na cidade de Paris, que possui uma porcentagem maior de área

impermeável, tendo também uma bacia de contribuição muito maior, revelou que os

valores na maioria dos resultados de Brasília foram maiores. Esse resultado pode ser

surpreendente, devido às características aparentemente menos desfavoráveis da cidade de

Brasília. No entanto, é difícil apontar as possíveis causas desse comportamento.

73

Quanto aos valores expressivos de alumínio e o ferro, pode ser em decorrência do tipo de

solo predominante na região, o latossolo vermelho, que geralmente apresenta altos teores

desses elementos.

Conforme observação das concentrações médias do evento parcial, tanto no ponto A

quanto no ponto B, percebe-se que os valores de condutividade, DQO, DBO e orto-fosfato

tendem a diminuir a medida em que vão ocorrendo as chuvas do período estudado. Isso é

justificado devido ao menor tempo de deposição de poluentes na superfície de escoamento.

O aumento dos valores de sólidos em suspensão, apesar de também ocorrer uma

diminuição na quantidade de sólidos depositados na superfície de escoamento, deve ser

decorrente do aumento da erosão de solos expostos, a medida em que se intensificam às

ocorrências de chuvas.

A comparação das concentrações médias do evento parcial do presente trabalho, com os

valores de um estudo realizado na cidade de Paris indicou que, em geral, a quantidade de

poluentes encontrados no escoamento superficial da cidade de Brasília é bem menor que a

encontrada em Paris, diferente do resultado dos metais. No entanto, há que se considerar

que a área de contribuição estudada é bem menor e com mais área permeável, o que pode

interferir.

A tentativa de utilização do tubo de Pitot para medição de velocidade em rede de drenagem

pluvial foi frustada, principalmente, devido a problemas de instalação não contornados,

como é o caso de não se ter chegado à laje de fundo da galeria. Problemas no procedimento

metodológico também ocorreram, como é o caso da deformação dos tubos. Outro problema

enfrentado foi a interferência do forte turbilhonamento da camada superficial, provocando

o aparecimento de bolhas de ar no tubo, e, consequentemente, ocasionando uma grande

oscilação no nível d’água no interior do tubo. Além disso, a grande quantidade de material

sólido contido no escoamento, pode ter contribuído para essa oscilação. Outro fator que

pode ter influenciado essa oscilação, foi a dificuldade de obtenção do perpendicularismo

do tubo de Pitot com as linhas de fluxo do escoamento.

A utilização das bolas de isopor foi considerada satisfatória, devido à facilidade quanto ao

procedimento de medição. No entanto, há que se levar em conta que os valores de

velocidade do bloco principal de esferas obtidos não correspondem à velocidade média do

74

escoamento. Na verdade, considerou-se que esses valores correspondiam à velocidade

superficial, assim houve a necessidade de correção desses valores.

Com os valores de velocidade corrigidos foi possível construir a curva-chave para os dois

pontos de coleta, com a utilização de oito valores de cota-vazão para o ponto A e onze

valores para o ponto B, com regressão do tipo potência, alcançando boas aproximações.

Com a utilização de hidrograma e polutograma dos eventos coletados foi possível concluir

que no ponto A os picos de concentração dos parâmetros DQO, DBO, sólidos em

suspensão e orto-fosfato ocorreram aparentemente depois do pico de vazão. Já com relação

ao ponto B, os picos de concentração dos parâmetros DQO, sólidos em suspensão, DBO e

nitrato, na maioria dos eventos ocorreram depois do pico de vazão. Contudo, em alguns

eventos os picos de DQO, sólidos em suspensão e orto-fosfato ocorreram simultaneamente

com os picos de vazão. Já as concentrações de orto-fosfato e nitrato, em outros eventos,

ocorreram antes do pico de vazão.

A comparação da carga de parâmetros como DQO, DBO, sólidos em suspensão e óleos e

graxas encontrada no presente trabalho, com padrões de carga per capita de esgoto

doméstico, levaram a conclusão de que o aporte de poluentes despejado no corpo d’água

receptor é alto, correspondendo a produção de um grande número de habitantes para

determinados parâmetros.

As conclusões alcançadas com o presente trabalho indicam sugestões de trabalhos futuros

que podem facilitar o entendimento das características quali-quantitativa da água de

drenagem pluvial. Para tanto, sugere-se:

• A realização de coleta de dados desde o início até o final da chuva;

• Avaliar a influência do tamanho da área de contribuição da bacia para os diferentes

pontos de coleta;

• Realizar coleta de dados em áreas com diferentes tipos de uso do solo;

• Avaliar mais profundamente a influência do escoamento permanente na rede de

drenagem pluvial, ou seja, a influência das ligações clandestinas e demais fontes

desse escoamento;

75

• Executar o monitoramento em todo o período de chuva da região em estudo;

• Calibrar um modelo matemático de qualidade e/ou quantidade com a utilização dos

dados obtidos;

• Calcular a eficiência de medidas de controle de enchentes na fonte, relativa a

poluição do solo e das águas subterrâneas para os níveis de qualidade da água

encontrados no presente trabalho.

76

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

APHA, AWWA e WPCF (1985). Standard Methods for the Examination of Water and

Wasterwater, 16a Edição, AWA, Washington, EUA.

Apoitia, L.F.M. et al. (2000). “Qualidade da água e aspectos do rio Cuiabá no trecho

urbano das Cidades de Cuiabá e Várzea Grande, Mato Grosso.” Anais do I Simpósio

de Recursos Hídricos do Centro-Oeste. Brasília-DF, Brasil. CD Rom.

Appel, P.L. e Hudak, P.F. (2001). “Automated sampling of stormwater runoff in an urban

watershed, north-central Texas.” Journal of Environmental Science and Health. 36,

6, 897-907.

ASCE e WEF (1994). “Design and Construction of Urban Stormwater Management

Systems.” American Society of Civil Engineers e Water Environment Federation.

USA.98-109, 486-513.

Barbé, D.E., Carnelos, S. e McCorquodale, J.A. (2001). “Climatic effect on water quality

evaluation.” Journal of Environmental Science and Health. 36, 1919-1933.

Borden, R.C., Black, D.C. e McBlief, K.V. (2002). “MTBE and aromatic hydrocarbons in

north Carolina stormwater runoff.” Environmental Pollution. 118, 141-152.

Borst, M. e Selvakumar, A. (2003). “Particle-associated microorganisms in stormwater

runoff.” Water Research. 37, 215-223.

Braga Netto, P. (2001a). “Sistemas de drenagem e a poluição por esgotos clandestinos.”

In: Fonseca, F. O. (ed) Olhares sobre o Lago Paranoá. Secretaria de Meio Ambiente

e Recursos Hídricos – SEMARH. Brasília – DF.

Braga Netto, P. (2001b). “Captações para abastecimento.” In: Fonseca, F. O. (ed) Olhares

sobre o Lago Paranoá. Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos –

SEMARH. Brasília – DF.

Browne, F.X. (1989). “Stormwater management.” In: Corbitt, R.A. (ed) Standard

Handbook of Environmental Engineering. McGraw-Hill. New York, USA, 7.1-7.131.

Buchanan, T. J. E Somers, W. P. (1969). “Discharge measurements at gaging stations.”

Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological

Survey. United States Departament of the Interior. Chapter A8, book 3, 63.

Campana, N.A. e Tucci, C.E.M. (1999). “Previsão da vazão em macrobacias urbanas:

arroio dilúvio em Porto Alegre.” Revista Brasileira de Recursos Hídricos. ABRH,

4(1), 19-33.

Chow, V. T., (1973). Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill

77

Davis, A.P. e Burns, M. (1998). “Evaluation of lead concentration in runoff from painted

structures.” Water Research. 33, 13, 2949-2958.

Davis, A.P., Shokouhian, M. e Ni, S. (2001). “Loading estimates of lead, copper,

cadmium, and zinc in urban runoff from specific sourses.” Chemosphere. 44, 997-

1009.

ENGEVIX (1990). Plano Diretor de Água, Esgotos e Controle de Poluição Hídrica do

Distrito Federal – Zona Urbana. Estudos de Controle de Poluição. Brasília – DF.

EPA-U.S. – Environmental Protection Agency. Página da web,

htpp://www.epa.gov/owow/nps/. Julho de 2002.

Field, R. e O’Shea, M.L. (1994). “The handling and disposal of residuals from the

treatment of urban stormwater runoff from separate storm drainage systems.” Waste

Management & Research. 12, 527-539.

Freitas, R.V. e Nunes, M. (1999). “Medição de vazão em turbinas hidráulicas utilizando

tubo de Pitot.” 5a Reunión del Grupo de Trabajo sobre Hidromecánica. Montevideo,

Uruguay.

Godley, A. (2002). “Flow measurement in partially filled closed conduits.” Flow

Measurement and Instrumentation. 13, 197-201.

Gray, S.R. e Becker, N.S.C. (2002). “Contaminant flows in urban residential water

systems.” Urban Water. 4, 331-346.

Gromaire-Mertz, M. C., Garnaud, S., Gonzalez, A. e Chebbo, G. (1999). “Characterisation

of urban runoff pollution in Paris.” Elsevier Science. Vol. 39, 2, 1-8.

Gupta, K. e Saul, A.J. (1996). “Specific relationships for the first flush load in combined

sewer flows.” Water Research. 30, 1244-1252.

Jordão, E. P. e Pessoa, C. A. (1995). Tratamento de Esgotos Domésticos. ABES. 3a edição.

Rio de Janeiro. 720p.

Lee, J.H. e Bang, K.W. (2000). “Characterization of urban stormwater runoff.” Water

Research. 34(6), 1773-1780.

Lee, J.H., Bang, K.W., Ketchum, L.H., Choe, J.S. e Yu, M.J. (2002). “First flush analysis

of urban storm runoff.” The Science of the Total Environment. 293, 163-175.

Maheepala, U.K., Takyi, A.K. e Perera, B.J.C. (2001). “Hydrological data monitoring for

urban stormwater drainage systems.” Journal of Hydrology. 245, 32-47.

78

Moreira, R. C. A., (2002). Referência geoquímica regional para a interpretação das

concentrações de elementos químicos em sedimentos na bacia do lago Paranoá –

DF. Dissertação de mestrado, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília.

Brasília-DF.

Nelson, E.J. e Booth, D.B. (2002). “Sediment sources in an urbanizing mixed land-use

wastershed.” Journal of Hydrology. 264,51-68.

Nicolau, V. P. e Güths, S. (2001). “Medição de velocidade de escoamentos com o tubo de

Pitot.” http://www.emc.ufsc.br/labtermo/download_das_apostilas_de_mecani.htm.

Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina.

Paulucci, M.V. e Rezende, R.L.A. (1988). “Influência de galerias de águas pluviais no

balanço hídrico do lago Paranoá com estimativa de carga poluente transportada.”

Monografia de Projeto Final de Curso, Departamento de Engenharia Civil-UnB,

Brasília-DF, Brasil.

Pompêo, C.A. (2000). “Drenagem urbana sustentável.” Revista Brasileira de Recursos

Hídricos. ABRH, 5 (1).

Porto, R., Zahed F., K., Tucci, C.E.M. e Bidone, F. (2001). “Drenagem urbana.”

Hidrologia – Ciência e Aplicação. ABRH, Editora da Universidade/UFRGS. 2a

Edição. Porto Alegre, Brasil. 805-847.

Ramos, C.L., Barros, M.T.L. de e Palos, J.C.F. (1999). “Diretrizes básicas para projetos de

drenagem urbana no município de São Paulo." Fundação Centro Tecnológico de

Hidráulica. São Paulo. 264-284.

Santos, I., Fill, H. D., Sugai, M. R. B., Buba, H., Kishi, R. T., Marone, E. e Lautert, L. F.

C. (2001). “Medição de vazão líquida.” In: Hidrometria Aplicada. LACTEC –

Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento. Curitiba-PR, Brasil. 119-198.

Smith, E. (2001). “Pollutant concentrations of stormwater and captured sediment in flood

control sumps draining an urban watershed.” Water Research. 35(13), 3117-3126.

De Souza, V. C. B. (2002). Estudo Experimental de Trincheiras de Infiltração no Controle

da Geração do Escoamento Superficial. Tese de doutorado, Universidade Federal do

Rio Grande do Sul, Instituto de Pesquisas Hidráulicas, Porto Alegre, RS.

Tucci, C.E.M. (1995). “Inundações urbanas.” In: Tucci, C.E.M., Porto, R.L. e Barros, M.T.

(orgs) Drenagem Urbana. ABRH. Editora da Universidade Federal do Rio Grande do

Sul. Porto Alegre-RS, Brasil. 15-36.

79

Tucci, C. E. M. (2003a). “Águas urbanas.” In: Tucci, C. E. M. e Bertoni, J. C. (orgs)

Inundações Urbanas na América do Sul. Associação Brasileira de Recursos Hídricos.

Porto Alegre. Brasil. 11-44.

Tucci, C. E. M. (2003b). “Inundações e drenagem urbana.” In: Tucci, C. E. M. e Bertoni, J.

C. (orgs) Inundações Urbanas na América do Sul. Associação Brasileira de Recursos

Hídricos. Porto Alegre. Brasil. 45-150.

UDFCD – Urban Drainage and Flood Control District. (2002). Urban Storm Drainage

Criteria Manual. Volume 3 – Best Management Practices. Denver, Colorado. Junho

de 2002.

Von Sperling, M. (1996). Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos.

Volume 01, 2a edição. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. UFMG.

243p.

80

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS EM APUD

Chebbo, G. (1992). Solides des Rejets Pluviaux Urbains Caracterisation et Traitabilité.

Tese de doutorado, Ecole Nationale des Ponts et Chausseés. 413p.

Gupta, K. e Saul, A.J. (1996). “Specific relationships for the first flush load in combined

sewer flows.” Water Research. 30. 1244-1252.

Hall, M. J. (1984). Urban Hydrology. Essex: Elsevier.

Ide, C. N. e De Luca, S. J. (1985). “Qualidade da drenagem pluvial urbana.” VI Simpósio

Brasileiro de Hidrologia e Recursos Hídricos, ABRH, Vol. 3, 135-141, São Paulo,

SP.

Wanielista, M.P. e Yousef, Y.A. (1993). “Stormwater management.” NY, USA. John

Wiley and Sons, Inc.

81

APÊNDICES

82

A – TOTAL PRECIPITADO DIARIAMENTE

Tabela A1 – Precipitação diária de 20 de agosto de 2003 a 20 de outubro de 2003.

Mês

Dia

(calendário

juliano) Dia Precipitação Mês

Dia

(calendário

juliano) Dia Precipitação

Ago 232 20 0 Set 263 20 0

Ago 233 21 0 Set 264 21 0

Ago 234 22 0 Set 265 22 0

Ago 235 23 0 Set 266 23 0

Ago 236 24 0 Set 267 24 0

Ago 237 25 0 Set 268 25 0

Ago 238 26 0 Set 269 26 0

Ago 239 27 0 Set 270 27 3,5

Ago 240 28 0 Set 271 28 0

Ago 241 29 0 Set 272 29 0,3

Ago 242 30 0 Set 273 30 0,2

Ago 243 31 0 Oct 274 1 0

Set 244 1 0,1 Oct 275 2 0

Set 245 2 0 Oct 276 3 0

Set 246 3 0 Oct 277 4 0

Set 247 4 0 Oct 278 5 0

Set 248 5 0 Oct 279 6 0

Set 249 6 0 Oct 280 7 0,5

Set 250 7 0 Oct 281 8 27,2

Set 251 8 0 Oct 282 9 0

Set 252 9 0 Oct 283 10 0

Set 253 10 0 Oct 284 11 1,2

Set 254 11 0 Oct 285 12 2,1

Set 255 12 0 Oct 286 13 0,1

Set 256 13 4,7 Oct 287 14 0

Set 257 14 0,3 Oct 288 15 0

Set 258 15 4,3 Oct 289 16 0

Set 259 16 1,2 Oct 290 17 0

Set 260 17 0,8 Oct 291 18 0

Set 261 18 0 Oct 292 19 0

Set 262 19 0 Oct 293 20 0

83

Tabela A2 – Precipitação diária de 21 de outubro de 2003 a 25 de dezembro de 2003.

Mês

Dia

(calendário


Dia

(calendário


Oct 294 21 0 Nov 327 23 0

Oct 295 22 5,7 Nov 328 24 0

Oct 296 23 2,1 Nov 329 25 1,5

Oct 297 24 3,7 Nov 330 26 0

Oct 298 25 0 Nov 331 27 6

Oct 299 26 1,1 Nov 332 28 0,1

Oct 300 27 2,5 Nov 333 29 8,1

Oct 301 28 0 Nov 334 30 0,2

Oct 302 29 0 Dec 335 1 1,6

Oct 303 30 0,3 Dec 336 2 10,8

Oct 304 31 0 Dec 337 3 9

Nov 305 1 0,4 Dec 338 4 0,2

Nov 306 2 6,9 Dec 339 5 0

Nov 307 3 4,6 Dec 340 6 0,8

Nov 308 4 0,4 Dec 341 7 5,8

Nov 309 5 2,8 Dec 342 8 1,6

Nov 310 6 6,5 Dec 343 9 5,6

Nov 311 7 26,6 Dec 344 10 0,1

Nov 312 8 6,7 Dec 345 11 3,1

Nov 313 9 0 Dec 346 12 3,2

Nov 314 10 71,7 Dec 347 13 0

Nov 315 11 0 Dec 348 14 0

Nov 316 12 0 Dec 349 15 0

Nov 317 13 13,8 Dec 350 16 0

Nov 318 14 1,9 Dec 351 17 8,8

Nov 319 15 0,4 Dec 352 18 0

Nov 320 16 12,3 Dec 353 19 0

Nov 321 17 1,7 Dec 354 20 0

Nov 322 18 0,1 Dec 355 21 0

Nov 323 19 3,8 Dec 356 22 9,4

Nov 324 20 4,6 Dec 357 23 0

Nov 325 21 0 Dec 358 24 0,4

Nov 326 22 0,1 Dec 359 25 9,9

84

Tabela A3 – Precipitação diária de 26 de dezembro de 2003 a 10 de fevereiro de 2004.

Mês

Dia

(calendário


Dia

(calendário


Dec 360 26 0,6 Jan 26 26 23

Dec 361 27 43,6 Jan 27 27 28,4

Dec 362 28 4,5 Jan 28 28 6,1

Dec 363 29 11,7 Jan 29 29 0

Dec 364 30 0,1 Jan 30 30 0

Dec 365 31 1 Jan 31 31 3,9

Jan 1 1 2,3 Fev 32 1 4,7

Jan 2 2 0 Fev 33 2 29,5

Jan 3 3 21,8 Fev 34 3 8,2

Jan 4 4 0,5 Fev 35 4 0

Jan 5 5 1,9 Fev 36 5 0

Jan 6 6 11,8 Fev 37 6 2,6

Jan 7 7 18,9 Fev 38 7 134,3

Jan 8 8 0,7 Fev 39 8 0

Jan 9 9 1,1 Fev 40 9 7,2

Jan 10 10 0,2 Fev 41 10 63

Jan 11 11 6,8

Jan 12 12 9

Jan 13 13 0,5

Jan 14 14 1,9

Jan 15 15 13,7

Jan 16 16 32,6

Jan 17 17 5,4

Jan 18 18 1,4

Jan 19 19 12

Jan 20 20 3,2

Jan 21 21 55,6

Jan 22 22 4,4

Jan 23 23 3,1

Jan 24 24 11,5

Jan 25 25 24,2

85

B – PROGRAMA UTILIZADO NA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

CONECTADA AO PLUVIÓGRAFO.

;{CR10X}

;Programa Vanusa

;Data: 08/12/2003

*Table 1 Program

01: 30 Execution Interval (seconds)

;Leitura da chuva

1: Pulse (P3)

1: 1 Reps

2: 1 Pulse Input Channel

3: 2 Switch Closure, All Counts

4: 1 Loc [ Prec_mm ]

5: 0.1 Mult

6: 0 Offset

2: If time is (P92)

1: 0 Minutes (Seconds --) into a

2: 5 Interval (same units as above)

3: 10 Set Output Flag High

3: Set Active Storage Area (P80)

1: 1 Final Storage Area 1

2: 101 Array ID

4: Real Time (P77)

1: 1220 Year,Day,Hour/Minute (midnight = 2400)

5: Totalize (P72)

1: 1 Reps

2: 1 Loc [ Prec_mm ]

*Table 2 Program

02: 0 Execution Interval (seconds)

*Table 3 Subroutines

End Program

Livros Grátis( http://www.livrosgratis.com.br )

Milhares de Livros para Download: Baixar livros de AdministraçãoBaixar livros de AgronomiaBaixar livros de ArquiteturaBaixar livros de ArtesBaixar livros de AstronomiaBaixar livros de Biologia GeralBaixar livros de Ciência da ComputaçãoBaixar livros de Ciência da InformaçãoBaixar livros de Ciência PolíticaBaixar livros de Ciências da SaúdeBaixar livros de ComunicaçãoBaixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNEBaixar livros de Defesa civilBaixar livros de DireitoBaixar livros de Direitos humanosBaixar livros de EconomiaBaixar livros de Economia DomésticaBaixar livros de EducaçãoBaixar livros de Educação - TrânsitoBaixar livros de Educação FísicaBaixar livros de Engenharia AeroespacialBaixar livros de FarmáciaBaixar livros de FilosofiaBaixar livros de FísicaBaixar livros de GeociênciasBaixar livros de GeografiaBaixar livros de HistóriaBaixar livros de Línguas










http://www.livrosgratis.com.br/cat_1/administracao/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_2/agronomia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_3/arquitetura/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_4/artes/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_5/astronomia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_6/biologia_geral/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_8/ciencia_da_computacao/1











http://www.livrosgratis.com.br/cat_9/ciencia_da_informacao/1











http://www.livrosgratis.com.br/cat_7/ciencia_politica/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_10/ciencias_da_saude/1











http://www.livrosgratis.com.br/cat_11/comunicacao/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_12/conselho_nacional_de_educacao_-_cne/1















http://www.livrosgratis.com.br/cat_13/defesa_civil/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_14/direito/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_15/direitos_humanos/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_16/economia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_17/economia_domestica/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_18/educacao/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_19/educacao_-_transito/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_20/educacao_fisica/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_21/engenharia_aeroespacial/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_22/farmacia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_23/filosofia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_24/fisica/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_25/geociencias/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_26/geografia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_27/historia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_31/linguas/1







Baixar livros de LiteraturaBaixar livros de Literatura de CordelBaixar livros de Literatura InfantilBaixar livros de MatemáticaBaixar livros de MedicinaBaixar livros de Medicina VeterináriaBaixar livros de Meio AmbienteBaixar livros de MeteorologiaBaixar Monografias e TCCBaixar livros MultidisciplinarBaixar livros de MúsicaBaixar livros de PsicologiaBaixar livros de QuímicaBaixar livros de Saúde ColetivaBaixar livros de Serviço SocialBaixar livros de SociologiaBaixar livros de TeologiaBaixar livros de TrabalhoBaixar livros de Turismo

http://www.livrosgratis.com.br/cat_28/literatura/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_30/literatura_de_cordel/1











http://www.livrosgratis.com.br/cat_29/literatura_infantil/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_32/matematica/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_33/medicina/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_34/medicina_veterinaria/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_35/meio_ambiente/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_36/meteorologia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_45/monografias_e_tcc/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_37/multidisciplinar/1





http://www.livrosgratis.com.br/cat_38/musica/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_39/psicologia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_40/quimica/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_41/saude_coletiva/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_42/servico_social/1









http://www.livrosgratis.com.br/cat_43/sociologia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_44/teologia/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_46/trabalho/1







http://www.livrosgratis.com.br/cat_47/turismo/1







Documents

ASPECTOS QUALITATIVOS E QUANTITATIVOS DA ÁGUA DE …livros01.livrosgratis.com.br/cp095478.pdf · 2016-01-25 · suspended, coliforms and flowrate. Floating method was used to assess