6.1- Introdução
O presente capítulo trata da proposição de metodologia de avaliação dos efeitos dos empreendimentos de desenvolvimento urbano nos corpos de água.
Primeiramente, são apresentados os aspectos técnicos da metodologia, iniciando pelos indicadores propostos para a avaliação dos três critérios referentes às alterações proporcionadas na qualidade, quantidade e regime dos corpos de água. Para cada um desses indicadores são definidos limites denominados índices de veto a serem utilizados como critérios quando da avaliação do desenvolvimento urbano proposto.
Para agregação desses indicadores, são apresentados os parâmetros básicos necessários à aplicação dos métodos TOPSIS e Electre TRI de análise multicritério. Os resultados obtidos da aplicação desses métodos deverão dar suporte à decisão quanto à aceitação ou não do empreendimento.
No que se refere aos aspectos legais, foi apresentada nos capítulos anteriores a necessidade de outorga de direito de uso de recursos hídricos para empreendimentos que levem à alteração de qualidade, quantidade ou regime existente nos corpos de água, podendo a urbanização ser enquadrada entre eles.
Sendo assim, no segundo momento, é vislumbrada a possibilidade de aplicação da metodologia proposta para análise e suporte à decisão dos órgãos gestores de recursos hídricos em processos autorizativos como a outorga. Nesse caso, é proposto um fluxograma formal para aplicação nos procedimentos concernentes aos pedidos de outorga preventiva e de direito de uso de recursos hídricos.
6.2- Aspectos Técnicos de Análise
6.2.1- Introdução
Neste item são apresentados os indicadores propostos para a avaliação dos efeitos provocados por uma área urbanizada nos corpos de água. Para a proposição dos indicadores foram definidos, no primeiro momento, os principais aspectos referentes aos recursos hídricos e que podem ser afetados pela urbanização de uma área. Conforme discutido nos capítulos anteriores, a urbanização pode modificar a quantidade, qualidade e o regime dos recursos
128 hídricos em sua área de influência e, sendo assim, foi definido que os indicadores propostos seriam relacionados a cada uma dessas três possíveis alterações.
Com base nessa definição, foi possível estudar os indicadores a serem propostos para cada aspecto acima relacionado. Esse estudo de proposição teve como premissa básica a possibilidade dos indicadores serem calculados matematicamente e que, ao mesmo tempo, refletissem para o analista todos os parâmetros relevantes de comparação para a área urbanizada. Da mesma forma os indicadores deveriam ser suficientemente claros para a compreensão dos participantes de um processo decisório e coerentes para que a análise não avalie em duplicidade determinado aspecto.
Em relação às formas possíveis de determinação, todos os indicadores propostos tiveram obtenção por meio de expressões de cálculo matemático, o que objetivou reduzir o caráter de subjetividade em sua avaliação. As expressões propostas visaram à utilização de parâmetros obtidos por meio de estudos hidráulicos ou hidrológicos em função do projeto de urbanização. Os resultados esperados da aplicação das expressões de cálculo levaram a valores variáveis entre 0 e 1, em que os valores nulos seriam os piores e os unitários seriam os melhores na avaliação.
Para cada indicador, foram propostos, ainda, índices de veto, necessários à aplicação dos métodos multicritério e da metodologia a ser utilizada para a análise global das alternativas de projeto. Os índices de veto têm a função de indicar valores limites para cada indicador que devem ser, individualmente, seguidos pelos projetos em análise. Posteriormente, no item 6.4, sua aplicação será melhor detalhada com a determinação dos resultados possíveis na análise global.
Sendo assim, para cada um dos três aspectos referentes às alterações possíveis nos recursos hídricos na área urbanizada, foram propostos os seguintes indicadores:
Alterações na quantidade das águas
• Comparação do volume de infiltração de projeto em relação à situação natural ou à situação atual;
• Comparação entre as vazões mínimas escoadas e as demandas para usos consuntivos adicionadas à vazão mínima remanescente;
Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG 129
Alterações no regime existente dos corpos de águas
• Comparação entre as vazões de pico proporcionadas pela área urbanizada e pela situação natural ou desejável;
• Comparação entre a vazão de pico e a que causaria inundação a jusante;
• Verificação do período de retorno previsto para inundações dentro da área de projeto. Alterações na qualidade das águas
• Verificação do atendimento ao padrão de lançamento das águas de esgotamento sanitário; • Verificação quanto à disponibilidade de vazão de diluição para as águas de esgotamento
sanitário;
• Verificação do atendimento ao padrão de lançamento das águas de escoamento pluvial; • Verificação quanto à disponibilidade de vazão de diluição para as águas de escoamento
pluvial.
A seguir, são detalhados os indicadores, bem como as expressões de cálculo propostas para a avaliação de cada um deles e os parâmetros necessários a serem obtidos por meio dos estudos de desenvolvimento do projeto de urbanização.
6.2.2- Indicadores para a avaliação das alterações na quantidade das águas
6.2.2.1- Comparação do volume de infiltração de projeto em relação à situação natural ou à situação atual (Iqt1)
O primeiro indicador proposto objetiva comparar os volumes de infiltração anterior e posterior à implantação da alternativa de projeto. Nesse caso, sua análise é iniciada por meio da consideração acerca da área estar em sua situação natural ou já estar com urbanização implantada quando da execução do projeto. Nesse segundo caso, o projeto deve tratar de novo desenvolvimento ou de melhoria referente ao desenvolvimento urbano ou sistema de drenagem existente.
No caso da área estar em sua situação natural, propõe-se que esse indicador relacione o volume previsto de infiltração para o projeto em estudo com o volume de infiltração médio da área em seu estado natural. Quanto mais próximo do volume infiltrado no estado natural, melhor será a pontuação da alternativa de projeto na avaliação do indicador. O cálculo proposto deve ser realizado com as seguintes expressões:
130 Se Vinf_med =0 ; o indicador assume o valor mínimo. Iqt1 = 0.
Se Vinf_med <Vinf_nat; utiliza-se a relação entre os dois termos, ou seja:
nat med qt V V I inf_ inf_ 1 = . (6.1) Em que: med
Vinf_ = Volume infiltrado médio da alternativa de projeto em análise (m3). nat
Vinf_ = Volume infiltrado na área de projeto em sua situação natural (m3).
Se Vinf_med ≥Vinf_nat, deve ser feita uma segunda verificação em função da qualidade prevista das águas a serem infiltradas e da vulnerabilidade e nível mais alto do lençol, ou seja, do impacto qualitativo que as águas infiltradas poderiam causar nas águas subterrâneas. Essa segunda verificação deve ser feita em função de critérios técnicos que podem ser aprovados no plano de bacia ou pelo órgão gestor de recursos hídricos responsável pela emissão de outorgas na área. Com base nessas informações, duas situações seriam possíveis:
• Caso não haja problema em aplicar a infiltração com função de recarga de aqüífero, o indicador Iqt1 deve assumir o valor máximo para todo sistema que preveja infiltração de
volume igual ou superior ao volume médio anual;
• Caso a infiltração de volume superior ao natural possa causar algum risco de poluição para o aqüífero, o indicador deve ser calculado utilizando-se o seguinte procedimento:
Se Vinf_med =Vinf_nat; é assumido o valor máximo para o indicador Iqt1, ou seja: Iqt1 = 1,0.
Se Vinf_med >Vinf_nat ; tem-se
) ( 2 ) ( 1 inf_ _ inf_ inf_ 1 nat med prec nat med qt V V V V I − ⋅ − − = . (6.2) Em que: med prec
V _ = Volume total correspondente à precipitação média anual na área de projeto (m3).
No caso em que Vinf_med tiver seu maior valor possível, ou seja, quando for igual a Vprec_med, o indicador Iqt1 assumirá valor igual a 0,5.
A Figura 6.1 apresenta os resultados possíveis para o cálculo do indicador, em função do volume médio de infiltração anual.
Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG 131 Iqt1 x Vinf_med 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 0 Vinf_nat Vprec_med Vinf_med Iq t1
Figura 6.1 – Indicador Iqt1 em função do volume de infiltração
Com base nas expressões propostas e na análise do gráfico da Figura 6.1, pode ser verificado que a proposta para esse indicador é que a pontuação máxima ocorra no caso em que o volume infiltrado médio após a implantação do projeto for igual àquele infiltrado caso a bacia estivesse em sua situação natural. Isso significa dizer que, mesmo com a implantação da urbanização, o volume infiltrado de águas pluviais se manteria o mesmo.
Para a situação em que o volume infiltrado assume valor nulo após a urbanização e sistema de drenagem propostos, o valor desse indicador passa a ser zero. Para os outros casos, deve ser verificada a vulnerabilidade do aqüífero à infiltração das águas pluviais, seguindo, para os cálculos, a árvore de decisão apresentada na Figura 6.2.
Situação 1 – Baixa Vulnerabilidade do aqüífero
Figura 6.2 – Árvore de decisão proposta para o indicador Iqt1
Este indicador pode ser calculado de uma forma diferente se a área para a qual é realizado o projeto já estiver urbanizada. Nesse caso, pode não ser a melhor situação ou mesmo pode não ser possível a infiltração de volume correspondente àquele médio anual que seria infiltrado caso a área estivesse em sua situação natural. Sendo assim, nas expressões acima propostas, no lugar do volume de infiltração da área em sua situação natural (Vinf_nat), caso seja
verificado necessário, pode ser inserido o termo Vinf_des, correspondente ao volume de infiltração desejável.
A definição entre o volume a ser comparado nesse caso deve constar no plano de bacia, aprovado pelo respectivo Comitê de Bacia. Caso não esteja ainda definido e aprovado o referido plano, recomenda-se que essa definição seja realizada pelo órgão gestor de recursos hídricos responsável pela emissão das outorgas de direito de uso de recursos hídricos.
Para este indicador, propõe-se o índice de veto correspondente ao valor 0,50, baseando-se no entendimento de que o volume de infiltração médio anual da alternativa de projeto não deve ser inferior à metade do volume de infiltração médio anual.
Vinf_med < Vinf_nat Sim Não A vulnerabilidade do aqüífero é grande?
2
(
)
)
(
1
inf_ _ inf_ inf_ 1 nat pre med nat med qtV
V
V
V
I
−
⋅
−
−
=
Sim Não nat med qt V V I inf_ inf_ 1 = Iqt1 = 1,0Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG 133
6.2.2.2- Comparação entre as vazões mínimas escoadas e as demandas para usos consuntivos adicionadas à vazão mínima remanescente (Iqt2)
Este indicador tem a finalidade de analisar o projeto quanto à disponibilidade de vazões mínimas para atendimento aos usos consuntivos na área e, ainda, para manutenção de vazão remanescente mínima, incluindo as demandas de vazão ecológica e aquela comprometida para outros usos a jusante.
Com essa intenção, propõe-se a utilização das seguintes expressões:
Se Qmin ≥Qdem +Qrem_min; adota-se o valor máximo para o indicador, ou seja, Iqt2 = 1,0.
Se Qmin <Qrem_min; o indicador assume o valor mínimo, Iqt2 = 0.
Na situação intermediária, em que Qdem +Qrem_min >Qmin ≥Qrem_min, utiliza-se a seguinte
expressão: dem rem dem qt Q Q Q Q I 2 _min min ) ( 1− + − = (6.3) Em que: min
Q = Vazão mínima estimada nos cursos de água superficiais na saída da área de projeto, para determinado período de retorno (m3/s).
dem
Q = Vazão prevista de demandas na área de projeto para usos consuntivos, com águas superficiais (m3/s).
min _
rem
Q = Vazão mínima remanescente, considerando a vazão ecológica de referência
utilizada pela autoridade outorgante e as demandas comprometidas a montante e a jusante da área de projeto (m3/s).
Para a determinação da vazão mínima remanescente, propõe-se que seja utilizado o critério do órgão gestor de recursos hídricos responsável pelas outorgas na bacia hidrográfica em questão. Isso significa afirmar que deve ser calculada a vazão de referência mínima para os cursos de água superficiais em que haja a previsão de captação. Além disso, devem ser descontados eventuais usos a montante ou a jusante para os quais esta vazão esteja comprometida.
A Figura 6.3 apresenta os resultados previstos para o cálculo deste indicador, conforme diferentes relações entre as vazões estimadas.
Iqt2 x Qm in 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
0 Qrem_min Qrem_min + Qdem
Qmin
I
Figura 6.3 – Valores previstos para o indicador Iqt2
Com base na análise das expressões propostas para o indicador e da Figura 6.3, pode ser verificado que ele assume o valor unitário quando a vazão Qmin for superior à soma das
vazões Qdem + Qrem_min. Quando a vazão Qmin for inferior à vazão Qrem_min significa que essa
vazão mínima escoada a jusante é inferior à vazão remanescente mínima considerada pelo órgão gestor de recursos hídricos, devendo, nesse caso, o indicador Iqt2 assumir valor igual a
0.
Segundo ANA (2004), na maior parte dos sistemas de abastecimento público cerca de 80% das vazões captadas correspondem aos usos efetivamente relacionados ao consumo humano, sendo o restante direcionado a usos para fins comerciais. Com isso, propõe-se a utilização desse valor de 0,80 para a aplicação do índice de veto para este indicador, significando a disponibilidade para atendimento aos usos relacionados ao consumo humano. Entretanto, uma vez que esse percentual pode ser variável para sistemas de abastecimento distintos, quando o analista tiver informações mais adequadas sobre determinado empreendimento, deve ajustar esse índice.
6.2.2.3- Verificação da previsão de reutilização ou recuperação de águas (Iqt3)
O presente indicador tem a finalidade de verificação do projeto quanto à previsão de sistemas de recuperação ou reutilização de águas, que pode ser realizada nas seguintes situações:
Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG 135
• Recuperação e utilização de águas pluviais diretamente em nível de parcela, para fins menos nobres, como rega de jardim ou limpeza de pátios ou mesmo seu tratamento para utilização nos usos domésticos. Essa recuperação pode ser prevista em áreas residenciais, industriais ou até em órgãos governamentais;
• Reúso de águas tratadas de esgotamento sanitário para fins diversos nos casos de áreas industriais;
• Reúso de águas, tratadas ou não, advindas de usos domiciliares para fins menos nobres como limpeza de pátios, lavagem de veículos, reserva de incêndio ou rega de jardim; • Reúso pela prefeitura ou pelo responsável pela área em projeto, de águas de esgotamento
sanitário tratadas para fins de limpeza de áreas públicas como praças, parques ou áreas de lazer.
A proposição deste indicador indica uma pontuação de bonificação para os projetos de desenvolvimento urbano que tenham previsão de reúso ou recuperação de águas, de forma a reduzir a necessidade de captação de água bruta dos mananciais superficiais ou subterrâneos da região. Uma vez tratando de bonificação, os valores previstos para o indicador são variáveis de 0,5 a 1,0 em função da relação entre os volumes de água previstos de reúso ou recuperação e os volumes consumidos pela cidade, conforme as expressões que seguem: Se Vre = 0 ; tem-se a previsão do valor mínimo para o indicador, Iqt3 = 0,5;
Se Vre < Vtot_dem ; deve ser calculado o indicador pela relação dos dois termos, em que:
dem tot re qt V V I _ 3 0,5 2 ⋅ + = ; (6.4)
Se Vre = Vtot_dem ; o indicador assumiria o valor máximo, ou seja, Iqt3 = 1,0.
Em que:
Vre = Volume médio anual previsto de reutilização ou recuperação de águas na área em
projeto de desenvolvimento urbano (m³);
Vtot_dem = Volume médio anual previsto de demanda de água para os usos múltiplos previstos
Com os cálculos previstos, o valor do indicador deverá variar conforme apresentado na Figura 6.4. Iqt3 x Vre 0,75 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 0 0,5 x Vtot_dem Vtot_dem Vre Iq t3
Figura 6.4 – Valores previstos para Iqt3 em função do Vre
Conforme pode ser verificado pela análise das informações contidas na Figura 6.4, caso não seja previsto nenhum processo de reutilização ou recuperação de águas na área, o indicador assume o valor mínimo de 0,5. Sendo assim, conforme já apresentado anteriormente, o presente indicador assume função de bonificação na análise dos projetos de desenvolvimento urbano que tenham a previsão de implantação de processos de recuperação ou reutilização de águas, sem torná-lo uma restrição ou uma obrigação aos projetistas ou empreendedores. Com essa idéia, é proposta a não aplicação de índice de veto para esse indicador.
6.2.3- Indicadores para a avaliação das alterações no regime dos corpos de água
6.2.3.1- Comparação entre as vazões de pico proporcionadas pela área urbanizada e pela situação natural ou desejável (Ir1)
O indicador proposto para avaliar este aspecto relaciona a vazão de pico a jusante da área de projeto com a mesma vazão para a área em sua situação natural, considerando o mesmo período de retorno. Propõe-se que, quanto mais próxima da vazão de pico em situação natural, melhor será considerada a alternativa de projeto. A formulação proposta para o cálculo do indicador é a seguinte:
Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG 137
Se Qpico_alt =0; Ir1 = 0,5 Se Qpico_alt <Qpico_nat; tem-se:
nat pico alt pico nat pico r Q Q Q I _ _ _ 1 2 1 ⋅ − − = (6.5)
Se Qpico_alt =Qpico_nat; deve se considerar o máximo para esse indicador, Ir1 = 1,0.
Se Qpico_nat <Qpico_alt <Kaum_pico⋅Qpico_nat, tem-se:
nat pico nat pico pico aum nat pico alt pico r K Q Q Q Q I _ _ _ _ _ 1 1 − ⋅ − − = (6.6)
Se Qpico_alt ≥Kaum_pico⋅Qpico_nat; Ir1 = 0 Em que:
alt pico
Q _ = Vazão de pico a jusante da área para o período de retorno de projeto (m3/s). nat
pico
Q _ = Vazão de pico para o período de retorno de projeto, estando a bacia em sua situação natural (m3/s).
pico aum
K _ = Coeficiente de máximo aumento autorizado de vazão de pico. Valor que pode ser
apresentado no plano de bacia e aprovado pelo respectivo Comitê ou, na falta desta aprovação, definido pela autoridade outorgante.
Podem ocorrer casos, entretanto, em que a manutenção de vazão de pico correspondente à natural da área não seja a melhor alternativa, em função da ocorrência de inundações em áreas a jusante. O desenvolvimento urbano e o respectivo sistema de drenagem propostos podem levar à junção da cheia máxima de duas áreas que, anteriormente, tinham tempos de concentração diferentes. Sendo assim, deve ser verificado esse fato com a simulação da modificação do hidrograma de cheia da área de projeto juntamente com aquele referente à bacia hidrográfica que engloba essa área. Nesse caso, deve-se definir a vazão máxima de pico desejável (Qpico_des), em função do novo tempo de concentração alterado pelo
desenvolvimento urbano proposto. Essa Qpico_des deve ser utilizada nas equações acima no
lugar da vazão Qpico_nat.
A Figura 6.5 apresenta os resultados possíveis para o indicador, em função das diferentes possibilidades de relação entre a vazão de pico Qpico_alt e a vazão Qpico_nat.
Ir1 x Qpico_alt 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 0 Qpico_nat Kaum_pico x Qpico_nat Qpico_alt Ir 1
Figura 6.5 – Valores possíveis para o indicador Ir1
Conforme pode ser verificado pela análise das expressões propostas e da Figura 6.5, entende- se que a melhor situação para este indicador deverá ocorrer quando a vazão de pico da alternativa de projeto for semelhante à vazão de pico para a área em sua situação natural. Nesse caso, a urbanização e o sistema de drenagem tenderiam a manter as vazões máximas de pico da área em seu estado natural.
O valor nulo para o indicador ocorrerá quando a vazão de pico prevista para a alternativa de projeto for superior ao coeficiente definido pela autoridade outorgante como máximo aumento da vazão de pico possível de ser autorizado.
Por outro lado, quando for prevista vazão mínima nula a jusante, para o período de retorno de projeto, após a implantação do desenvolvimento urbano previsto, o indicador assume valor igual a 0,5.
A premissa adotada para a proposição deste indicador é que será melhor o escoamento nulo a jusante ao invés de vazão superior à natural multiplicada por um coeficiente de aumento máximo da Qpico_nat.
A proposta para este indicador é a verificação das perturbações realizadas pelo projeto de desenvolvimento urbano na vazão de cheia, no que se refere à sua relação com a vazão de