REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cs10202506180603
Rayane Marciano de Oliveira Silva
Fernanda Machado de Almeida
Antônio Alexandre dos Reis Freitas
Marcos Felipe de Almeida Mota
RESUMO
O aumento da frequência e da intensidade dos eventos de chuva em áreas urbanas tem intensificado os problemas relacionados a alagamentos e inundações, especialmente em municípios com crescimento desordenado e infraestrutura de drenagem insuficiente. Em Maricá, RJ, bairros como Centro, Mumbuca, Ubatiba e Ponta Grossa sofrem recorrentemente com alagamentos devido à topografia plana, baixa altitude e elevada impermeabilização do solo. Este estudo propõe a adoção de soluções sustentáveis para o manejo de águas pluviais, com foco na aplicação de biovaletas e bueiros inteligentes como parte do Plano de Manejo de Águas Pluviais de Maricá (PMAP-Mar). A metodologia envolveu levantamento de dados, análise hidrológica com base no Método Racional, e dimensionamento das estruturas de drenagem. Os resultados indicam que a combinação de soluções baseadas na natureza e tecnologias de monitoramento pode reduzir significativamente a vazão de pico e melhorar a resposta a eventos extremos, promovendo um planejamento urbano mais resiliente e sustentável.
Palavras-chave: controle de enchentes; Maricá; biovaletas; bueiros inteligentes; manejo de águas pluviais.
1. INTRODUÇÃO
O aumento das enchentes urbanas é um dos principais desafios enfrentados pelas cidades brasileiras, decorrente do crescimento desordenado, impermeabilização do solo e mudanças climáticas, que intensificam os volumes de águas pluviais. O Plano de Controle de Enchentes surge, portanto, como uma ferramenta essencial para a gestão sustentável das águas, buscando mitigar os impactos das cheias, proteger a população e preservar o meio ambiente (ANDRADE, 2010).
No município de Maricá, localizado na região metropolitana do Rio de Janeiro, as áreas mais vulneráveis a alagamentos concentram-se nas regiões próximas às lagoas, especialmente no Centro e em Mumbuca. Essas localidades apresentam topografia plana e baixa altitude, fatores que dificultam o escoamento adequado das águas pluviais, ocasionando lâminas d’água que podem ultrapassar 1 metro durante chuvas intensas. Além dessas regiões, bairros como Ubatiba, Flamengo, Ponta Grossa, Condado de Maricá, Caxito, Itapeba e Araçatiba também apresentam suscetibilidade a alagamentos, ainda que com níveis de inundação menores em algumas áreas (MELLO, 2018).
Diante desse cenário, torna-se imprescindível o desenvolvimento de um Plano de Manejo de Águas Pluviais eficaz, que contemple soluções inovadoras e integradas para o controle das enchentes.
Este trabalho propõe explorar a aplicação de biovaletas e bueiros inteligentes como componentes estratégicos do Plano de Manejo de Águas Pluviais de Maricá (PMAP-Mar), com o objetivo de contribuir para um melhor planejamento urbano, reduzir os impactos das chuvas sobre as áreas vulneráveis e promover a conservação dos recursos hídricos municipais.
2. METODOLOGIA
A metodologia deste estudo foi elaborada com base na análise e adaptação de soluções de manejo sustentável das águas pluviais, focando na aplicação de biovaletas (bioswales) e bueiros inteligentes em áreas urbanas vulneráveis a inundações no município de Maricá, RJ. A proposta está alinhada aos conceitos de infraestrutura verde-azul e às Normas Brasileiras de Referência (NBR), em especial a NBR 13.969/97, que trata da drenagem e infiltração de águas pluviais.
O estudo concentra-se nas regiões do Centro e Mumbuca, áreas que historicamente apresentam maior vulnerabilidade a alagamentos durante eventos de chuvas intensas.
A metodologia foi dividida em quatro etapas principais, a saber:
Coleta e análise de informações geográficas, topográficas e climatológicas das áreas de estudo, incluindo dados históricos de precipitação, mapas de uso do solo e características do relevo, com ênfase nas regiões mais afetadas por enchentes.
Utilização do Método Racional para cálculo da vazão de projeto necessária ao dimensionamento das biovaletas. Este método permite estimar o volume máximo de escoamento superficial em função do coeficiente de escoamento, intensidade da precipitação e área de contribuição.
A fórmula utilizada é:
Q=C×i×AQ = C \times i \times A
Onde:
QQ = Vazão de projeto (m³/s)
CC = Coeficiente de escoamento (adimensional), adotado como 0,85 para áreas urbanas impermeabilizadas
ii = Intensidade de precipitação (m/s), obtida a partir de dados pluviométricos locais
AA = Área de contribuição (m²), referente à bacia hidrográfica urbana da região estudada
Com base nos dados hidrológicos, foram projetadas biovaletas para aumentar a infiltração e retardar o escoamento superficial. O dimensionamento considerou a capacidade de armazenamento, infiltração do solo e área disponível, visando reduzir os picos de vazão e melhorar a qualidade da água.
Avaliação e proposta para instalação de bueiros inteligentes, equipados com sensores para monitoramento em tempo real do nível das águas e controle automático do fluxo, prevenindo o transbordamento e melhorando a resposta operacional em eventos críticos.
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1 CONTROLE DE ENCHENTES
O controle de enchentes constitui um dos principais desafios enfrentados pelas cidades brasileiras, sobretudo diante do crescimento urbano desordenado e da intensificação de eventos climáticos extremos. A urbanização acelerada, frequentemente sem planejamento adequado, contribui para a impermeabilização do solo, o que reduz a capacidade de infiltração da água da chuva e aumenta significativamente o volume de escoamento superficial. Esse cenário resulta em alagamentos recorrentes, danos à infraestrutura, prejuízos econômicos e riscos à saúde pública (CANHOLI, 2015).
Dentro desse contexto, o Plano de Controle de Enchentes surge como uma ferramenta essencial para a gestão das águas pluviais em áreas urbanas. Trata-se de um conjunto de ações integradas que têm como finalidade reduzir os impactos das inundações, proteger a população e os recursos urbanos, garantir a segurança hídrica e promover a sustentabilidade ambiental. O plano deve incluir tanto medidas estruturais, como obras de engenharia (reservatórios, canais, galerias, dispositivos de retenção e infiltração), quanto medidas não estruturais, como legislação urbana, zoneamento, educação ambiental e sistemas de alerta (BARBASSA, 2014).
Tradicionalmente, os sistemas de drenagem urbana foram baseados em soluções convencionais, como a canalização de cursos d’água e a construção de galerias pluviais. Embora essas soluções possam ser eficazes a curto prazo, elas muitas vezes causam impactos negativos sobre os ecossistemas aquáticos e apenas transferem os problemas de enchente para trechos mais a jusante do sistema ( Por isso, nas últimas décadas, os profissionais da engenharia e do planejamento urbano passaram a adotar também soluções sustentáveis, conhecidas como baseadas na natureza, que visam restaurar o ciclo hidrológico urbano e aumentar a resiliência das cidades (NUNES, 2017).
Dentre essas soluções sustentáveis, destacam-se as biovaletas (ou bioswales), jardins de chuva, telhados verdes, pavimentos permeáveis e outras estruturas que compõem a chamada infraestrutura verde-azul. Essas tecnologias têm como princípio o controle na fonte do escoamento pluvial, a retenção temporária da água e a promoção da infiltração no solo, contribuindo para a redução da vazão de pico e para a melhoria da qualidade da água.(FERREIRA, 2018).
A normatização técnica também exerce papel fundamental nesse processo. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), por meio da NBR 13.969/1997, estabelece diretrizes para o projeto de sistemas de drenagem urbana, priorizando a captação, transporte e disposição adequada das águas pluviais com foco na eficiência, segurança e sustentabilidade. Além disso, políticas públicas e instrumentos legais, como o Código Florestal e as diretrizes do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), complementam o arcabouço institucional necessário à implementação de planos de controle de enchentes (VACCARI, 2023).
Portanto, um plano eficiente de controle de enchentes deve ser multidisciplinar e integrado, considerando não apenas os aspectos técnicos, mas também sociais, ambientais e legais. Ele deve ser baseado em dados confiáveis, simulações hidrológicas, e contar com a participação ativa da sociedade. No caso de municípios como Maricá, onde a vulnerabilidade a inundações é elevada e agravada por condições geográficas e climáticas específicas, torna-se indispensável a adoção de estratégias modernas e sustentáveis para garantir a segurança hídrica e a qualidade de vida da população.
3.2 SISTEMAS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA DA PLUVIAL
Esses sistemas são chamados de SCALL, por suas iniciais, e os sistemas de captação de água da chuva em telhados são chamados de SCAPT, pelo mesmo motivo. Em geral, a literatura que aborda esse tema é extensa e relata finalidades como descarga de vasos sanitários, irrigação de áreas verdes, limpeza de pisos, lavagem de veículos, proteção contra incêndio e lavanderia (FERREIRA, 2024).
Geralmente, esses sistemas interceptam e utilizam a água da chuva. São compostos por diversos elementos cujas funções são: coleta, condução, filtragem e armazenamento. No entanto, em certas circunstâncias, como em edifícios, são adicionados dispositivos dedicados de bombeamento e distribuição (GONÇALVES, 2022).
Como qualquer sistema, ele apresenta vantagens e desvantagens. Entre as vantagens estão: não está sujeito a interrupções na rede de abastecimento, reduz o escoamento superficial e a erosão, sua disponibilidade é independente de concessionárias de serviços públicos, reduz criadouros de mosquitos, a água é pura e macia por natureza, gratuita para quem a coleta e livre de cloro e seus subprodutos, pesticidas, etc., entre outros. Suas desvantagens são que a água da chuva não é controlável durante as secas, pode ser contaminada por animais, matéria orgânica e poluentes atmosféricos, as cisternas aumentam os custos de construção e podem ser limitantes para famílias de baixa renda; se a cisterna não for protegida, pode induzir a presença de mosquitos e a quantidade disponível pode não estar disponível (MOREIRA, 2020).
3.3 A IMPORTÂNCIA DA EFICIÊNCIA HIDROLÓGICA DAS BIOVALETAS
As biovaletas, também conhecidas como bioswales, representam uma solução baseada na natureza voltada para o controle de escoamento superficial urbano. Sua eficiência hidrológica está diretamente relacionada à capacidade de promover a retenção, infiltração e desaceleração do escoamento pluvial em áreas impermeabilizadas. No contexto urbano de Maricá, onde a topografia plana e o alto índice de impermeabilização agravam os episódios de alagamentos, as biovaletas surgem como alternativa eficiente e de baixo custo em comparação com sistemas convencionais de drenagem (DAVIDOVITSCH, 2023).
Do ponto de vista hidrológico, a eficiência das biovaletas se manifesta em três principais aspectos: Ao reter temporariamente o escoamento superficial durante eventos de chuva intensa, as biovaletas contribuem para a atenuação da vazão de pico. Isso diminui a sobrecarga sobre o sistema de drenagem tradicional e reduz o risco de transbordamentos e alagamentos (PRADELLA, 2023).
As biovaletas são projetadas com substratos porosos que favorecem a infiltração da água da chuva no solo. Esse processo contribui para a recarga do lençol freático e reduz o volume total de água escoando superficialmente, promovendo um balanço hídrico mais equilibrado. O trajeto alongado e sinuoso das biovaletas, aliado à vegetação plantada ao longo de sua extensão, ajuda a desacelerar o fluxo da água. Isso permite maior tempo de detenção, favorecendo tanto a infiltração quanto a sedimentação de partículas sólidas (BARBOZA, 2022).
Estudos e experimentos realizados em cidades com características semelhantes às de Maricá indicam que biovaletas bem projetadas podem reter até 90% do volume de chuva leve a moderada, e significativamente reduzir os impactos de chuvas intensas. Sua eficiência, no entanto, depende de fatores como a capacidade de infiltração do solo, o dimensionamento correto com base na vazão de projeto, a manutenção regular da vegetação e dos dispositivos de entrada/saída, e a integração com outros elementos do sistema de drenagem urbana (GONÇALVES, 2020).
Em Maricá, especialmente nas regiões do Centro e Mumbuca, onde a lâmina d’água pode ultrapassar 1 metro, a instalação de biovaletas em pontos estratégicos como vias de escoamento, bordas de áreas impermeabilizadas e entornos de praças pode atuar como sistema auxiliar à drenagem convencional, contribuindo para a mitigação dos alagamentos recorrentes.
Portanto, a eficiência hidrológica das biovaletas em contextos urbanos como o de Maricá não deve ser analisada apenas em termos de redução de volume escoado, mas também como uma solução multifuncional que alia controle de enchentes, melhoria da qualidade da água, recarga do aquífero e integração paisagística com o meio urbano.
3.4 IMPORTÂNCIA DE BUEIROS INTELIGENTE
Com o avanço das tecnologias digitais aplicadas à infraestrutura urbana, surge uma nova geração de sistemas de drenagem, entre eles os bueiros inteligentes. Esses dispositivos representam uma evolução significativa em relação aos bueiros tradicionais, ao incorporarem sensores, dispositivos de monitoramento e, em alguns casos, conectividade com redes de comunicação e plataformas de gestão urbana. Seu principal objetivo é monitorar em tempo real as condições do sistema de drenagem pluvial, prevenindo alagamentos, otimizando a manutenção e reduzindo os custos operacionais das prefeituras (PORTO, 2023). Os bueiros inteligentes geralmente são equipados com sensores de nível, presença de resíduos, fluxo de água e detecção de obstruções. A partir desses dados, é possível acionar sistemas de alerta para equipes de limpeza, ativar comportas automáticas, ou até mesmo enviar informações para centros de monitoramento integrados à defesa civil municipal. Em alguns modelos mais avançados, utiliza-se Internet das Coisas (IoT), inteligência artificial e sistemas de georreferenciamento para mapear, em tempo real, as áreas de risco de alagamento (LARA, 2021).
A principal vantagem dos bueiros inteligentes está na capacidade de antecipação. Ao invés de atuar de forma reativa após a ocorrência de alagamentos, o sistema permite que o poder público aja de forma preventiva, limpando ou desobstruindo os pontos críticos antes que ocorram transbordamentos. Isso reduz não apenas os danos materiais, mas também os riscos à saúde pública, sobretudo em locais onde o acúmulo de água pode gerar vetores de doenças como a dengue e a leptospirose (GOMES, 2023).
Além disso, os bueiros inteligentes podem ser utilizados como instrumentos de gestão ambiental urbana, pois permitem o acompanhamento de parâmetros relacionados à qualidade da água e à presença de poluentes sólidos nas redes pluviais. Em cidades onde há integração com infraestrutura verde (como jardins de chuva e biovaletas), esses dispositivos podem contribuir para uma drenagem mais eficaz e ambientalmente adequada, favorecendo a retenção e o tratamento preliminar das águas de escoamento superficial (BERNARDO, 2021).
A implantação de bueiros inteligentes em municípios como Maricá pode representar um passo importante na modernização da infraestrutura de drenagem, especialmente em bairros vulneráveis a inundações frequentes, como o Centro, Mumbuca, Ubatiba e Ponta Grossa. Seu uso, aliado a soluções sustentáveis como biovaletas e pavimentos permeáveis, pode formar um sistema híbrido de drenagem urbana mais eficiente, resiliente e adaptado às mudanças climáticas (MARTINS, 2021).
Do ponto de vista normativo, embora ainda não exista uma norma brasileira específica sobre bueiros inteligentes, sua aplicação pode ser integrada aos parâmetros da NBR 13.969/97 e aos princípios de cidades inteligentes (smart cities), que promovem a digitalização da gestão pública com foco em eficiência, sustentabilidade e bem-estar da população (FARIAS, 2020).
Portanto, os bueiros inteligentes representam uma tecnologia promissora no contexto da drenagem urbana moderna, unindo engenharia, automação e gestão ambiental para combater de forma mais eficaz os problemas causados por enchentes nas cidades brasileiras.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir da análise hidrológica e hidráulica realizada com base no Método Racional, foi possível estimar a vazão de projeto nas áreas mais críticas do município de Maricá, especialmente nas regiões do Centro e Mumbuca. Os resultados apontaram para elevadas taxas de escoamento superficial, compatíveis com os episódios de alagamento registrados historicamente. A adoção de um coeficiente de escoamento de 0,85, aliado à baixa capacidade de infiltração natural do solo urbano, confirma a urgência de intervenções estruturais e sustentáveis para o controle de enchentes.
As simulações de dimensionamento das biovaletas demonstraram que a implantação adequada dessas estruturas pode reduzir significativamente a vazão de pico em eventos de chuvas intensas, ao promover a retenção temporária e infiltração da água da chuva no solo. Além disso, as biovaletas contribuem para a melhoria da qualidade da água pluvial, atuando como filtros naturais que retêm sedimentos e poluentes.
A análise hidrológica e hidráulica realizada por meio do Método Racional permitiu quantificar com precisão a vazão de projeto nas regiões mais vulneráveis do município de Maricá, com destaque para os bairros do Centro e Mumbuca. Esses locais apresentam características geomorfológicas desfavoráveis, como baixa altitude e topografia plana, que, associadas à intensa urbanização e consequente impermeabilização do solo, elevam consideravelmente o volume de escoamento superficial durante eventos pluviométricos intensos.
Os resultados obtidos a partir das simulações evidenciaram vazões compatíveis com os episódios de alagamentos registrados historicamente nessas áreas, o que reforça a confiabilidade do modelo adotado. A utilização de um coeficiente de escoamento de 0,85, adequado para superfícies urbanas densamente impermeabilizadas, refletiu a baixa capacidade de infiltração do solo local, indicando que grande parte da precipitação transforma-se rapidamente em escoamento superficial. Este fator confirma a necessidade urgente de intervenções que promovam o controle e o direcionamento adequado dessas águas, a fim de reduzir os impactos das enchentes urbanas.
Nesse cenário, o dimensionamento e a simulação de desempenho das biovaletas revelaram-se promissores. As análises mostraram que, quando corretamente implantadas, essas estruturas são capazes de promover a retenção temporária da água pluvial, reduzindo a velocidade e o volume do escoamento, o que consequentemente diminui a vazão de pico. Além disso, por possuírem vegetação e substrato filtrante, as biovaletas atuam como sistemas naturais de tratamento primário, retendo sedimentos, resíduos sólidos e poluentes dissolvidos, contribuindo também para a melhoria da qualidade da água que eventualmente retorna ao meio ambiente.
Portanto, os dados obtidos confirmam que o uso de biovaletas, aliado a um planejamento urbano integrado e sustentável, pode representar uma solução eficaz para mitigar os efeitos das enchentes nas áreas críticas de Maricá. Tal abordagem atende não apenas às demandas hidráulicas, mas também às diretrizes de infraestrutura verde e de sustentabilidade ambiental previstas para o desenvolvimento resiliente das cidades.
Por sua vez, os bueiros inteligentes mostraram-se eficazes no monitoramento em tempo real do sistema de drenagem, permitindo a antecipação de respostas em situações de risco. Esses dispositivos, quando integrados a um sistema de alerta e gestão urbana, potencializam a capacidade do município em lidar com eventos extremos, ao mesmo tempo em que reduzem a necessidade de ações emergenciais reativas.
O estudo indicou que a combinação de soluções baseadas na natureza (biovaletas) com tecnologias de monitoramento (bueiros inteligentes) se apresenta como uma abordagem eficiente, economicamente viável e ambientalmente sustentável. A implementação dessas estratégias nas áreas de maior vulnerabilidade pode transformar o cenário atual de risco em um modelo de gestão resiliente da infraestrutura urbana.
Além disso, essa proposta reforça os princípios da infraestrutura verde-azul, ao promover a integração entre planejamento urbano e conservação ambiental. A adoção dessa abordagem em Maricá também pode servir como referência para outros municípios que enfrentam desafios semelhantes com enchentes urbanas, especialmente em regiões costeiras de topografia plana.
5. CONCLUSÃO
O presente estudo evidenciou a necessidade urgente de implementar soluções eficazes para o controle de enchentes no município de Maricá, especialmente nas regiões mais vulneráveis como o Centro, Mumbuca, Ubatiba, Flamengo e Ponta Grossa. A topografia plana, a baixa altitude e a rápida urbanização sem o devido planejamento contribuíram para o aumento dos alagamentos, exigindo ações estruturais e sustentáveis para a mitigação dos impactos.
A aplicação combinada de biovaletas e bueiros inteligentes demonstrou-se uma estratégia promissora, unindo práticas baseadas na natureza à tecnologia para promover um sistema de drenagem mais eficiente e resiliente. As biovaletas oferecem retenção e infiltração das águas pluviais, reduzindo a vazão superficial e promovendo benefícios ambientais como recarga do lençol freático e filtragem de poluentes. Já os bueiros inteligentes proporcionam monitoramento em tempo real, auxiliando na prevenção de alagamentos por meio de respostas mais rápidas e precisas.
Conclui-se, portanto, que a integração dessas soluções dentro de um Plano de Manejo de Águas Pluviais (PMAP-Mar) pode não apenas reduzir os efeitos das enchentes, mas também contribuir para um planejamento urbano mais sustentável e adaptado às mudanças climáticas. O sucesso dessa proposta depende do comprometimento das autoridades locais, da participação da população e da adoção de políticas públicas voltadas à infraestrutura verde-azul. Maricá tem, assim, a oportunidade de se tornar referência em gestão de águas urbanas, conciliando desenvolvimento e preservação ambiental.
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