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Precipitações de magnitude elevada contribuem para a ocorrência de enchentes – acúmulo de água em zonas não desejadas dentro de uma cidade – que afetam diversas cidades no mundo. Nos últimos anos, a ocorrência desses extremos de precipitação tem aumentado e segundo o IPCC^[1] continuará crescendo, em decorrência das mudanças climáticas. Esse é um problema especial nas zonas urbanas, devido às consequências ambientais e socioeconômicas, como por exemplo a contaminação de fontes de água para abastecimento e problemas de mobilidade.

Segundo o relatório de desastres naturais relacionados ao clima acontecidos entre 1995-2015^[2], as cheias^[3] foram os eventos mais comuns, representando 43% do total de desastres naturais, afetando 2,3 bilhões de pessoas no mundo. Em 2014, chuvas fortes atingiram a região metropolitana de Detroit e o Sudeste de Michigan, e estima-se que os danos ultrapassaram 1,8 bilhões de dólares – a enchente mais custosa para esse ano nos Estados Unidos. Uma enchente acontecida em Beijing, em julho de 2012, custou 79 vidas e causou aproximadamente 1,86 bilhões de dólares em perdas econômicas. Também na China, 28 províncias foram afetadas por enchentes em 2016, que atingiram milhares de municípios e centenas de cidades de norte a sul do país.

A Agência Nacional de Águas (ANA) menciona que no Brasil, em 2017, cerca de três milhões de pessoas foram afetadas por alagamentos, enxurradas e inundações. A ANA também cita que, para o período de 2015 a 2017, foram registradas 1.424 ocorrências desses fenômenos, sendo o Sul do país o mais afetado, com 57% desses eventos, enquanto as regiões Norte, Sudeste, Nordeste e Centro-Oeste apresentaram 15%, 13%, 9% e 6%, respectivamente.

Nesse panorama, é importante agir para a redução do risco de ocorrência de enchentes, evitando seus impactos ambientais e socioeconômicos. Essas ações relacionam-se com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 6 e 11 – que visam, respectivamente, assegurar a disponibilidade e gestão sustentável da água e saneamento para todos, e tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis –, embora, tais ações vinculem-se também com os ODS 9, 13, 15, e 17^[4].

Assim, este texto apresenta de forma sucinta o problema das enchentes, medidas associadas para lidar com essa questão encontradas na literatura e alguns exemplos do uso da tecnologia e inovação para a redução do risco de sua ocorrência.

Enchentes em áreas urbanas

O processo de urbanização traz consigo a modificação das condições de infiltração do solo pela impermeabilização, decorrente do uso e ocupação do solo por edificações, estradas, praças, ruas, etc. Assim, a área de infiltração das águas pluviais diminui consideravelmente, ocasionando um aumento dos volumes de escoamento superficial^[5].

Para minimizar estes volumes, tradicionalmente são construídas redes de drenagem em algumas áreas, visando direcionar a água até um local de descarga –  rio, lago, córrego ou uma estação de tratamento de esgoto. Porém, essas possuem uma vazão máxima de transporte, que é baseada nas características hidrológicas locais. Na ocorrência de precipitações de magnitude elevada, essa vazão pode ser superada, causando o colapso da rede e contribuindo para a ocorrência de uma enchente.

Os fenômenos mais comuns associados às enchentes são: i) alagamentos, água pluvial temporalmente acumulada em terrenos com baixa declividade, água que não consegue fluir por causa da planície do solo ou deficiência da rede de drenagem, e tampouco infiltra devido à saturação ou impermeabilização do terreno; ii) inundações urbanas, extravasamento das águas do leito principal do rio para a planície ribeirinha, que ocorre devido às cheias; e iii) enxurradas, escoamento pluvial em regiões com grande declividade, de alto poder destrutivo pela sua alta energia e capacidade de arrastre, comum em encostas, morros etc.

As enchentes possuem impactos ambientais, mas também socioeconômicos e até perdas humanas. Os alagamentos e inundações afetam a mobilidade nas cidades e a infraestrutura urbana e potencializam a ocorrência de doenças de veiculação hídrica e a proliferação de vetores.

As enxurradas podem danificar ou destruir habitações pelo carreamento de sedimentos e pedras. Destaca-se que as regiões onde a urbanização não foi planejada são mais suscetíveis aos fenômenos citados, em decorrência de estruturas e serviços precários.

As enchentes também geram impactos ambientais como a contaminação das fontes para abastecimento urbano, deteriorando sua qualidade. Em alguns casos, há redução dos mananciais de água disponíveis para abastecimento, contribuindo para a ocorrência de crises hídricas. Além disso, podem causar o assoreamento dos rios e lagos – deposição de sedimentos em leitos de rios ou fundo de lagos –, o que incrementa a ocorrência de inundações urbanas.

Medidas de controle de enchentes urbanas

As enchentes podem ser controladas a partir de mecanismos que reduzam o excesso de escoamento pluvial e/ou amorteçam as ondas de cheias em rios urbanos. Tucci^[6] menciona que se utilizam as denominadas medidas de controle de enchentes em áreas urbanas, que são de dois tipos: estruturais - extensivas e intensivas - e não estruturais.

O autor ainda define as medidas estruturais extensivas como aquelas que visam modificar os processos de chuva-vazão na bacia hidrográfica ou zona urbanizada, implementando-se ao longo da sua extensão, e incluem o controle da cobertura vegetal e da erosão do solo.

No entanto, as medidas estruturais intensivas são as mais utilizadas e são definidas como obras de engenharia implementadas para reduzir o risco de enchentes. Podem ser de três tipos, dependendo da sua função: i) aceleração do escoamento – diques e canalizações (aumento da capacidade de descarga de rios e corte de meandros); ii) retardamento do escoamento – reservatórios^[7] e bacias de amortecimento; iii) desvio do escoamento – canais de desvio.

Tais obras, pela sua ampla utilização, podem ser chamadas de convencionais, e todas elas procuram atenuar ou controlar o excesso de escoamento pluvial. Porém, nas canalizações e canais de desvio, os efeitos das enchentes são deslocados para outros locais.

Nos últimos anos, medidas estruturais intensivas diferentes das convencionais têm sido propostas, as denominadas de Desenvolvimento de Baixo Impacto (Low Impact Development - LID)^[8]. As LID visam um controle das águas pluviais na fonte ou terreno, integrando princípios das medidas convencionais a técnicas que imitam o escoamento natural existente, presente antes do processo de urbanização.

Dessa forma, essas medidas procuram aumentar os processos de infiltração, armazenamento e evapotranspiração. Tanto as medidas estruturais convencionais quanto as não convencionais necessitam de adequada manutenção para evitar entupimentos e acumulação de sedimentos, lixo, poluentes, e outros.

Tucci⁶ define as medidas de controle não estruturais como medidas de proteção que procuram evitar ao máximo e mitigar os prejuízos das enchentes, agrupando-as em: I) regulamentação do uso da terra, regulação da ocupação de zonas com risco de inundação; II) construções à prova de enchentes, mecanismos de proteção para reduzir as perdas em prédios localizados em áreas de inundação; III) seguro de inundação, proteção econômica frente a eventuais perdas; e IV) sistemas de previsão e alerta de inundações, que incluem coleta de dados de precipitações e vazões em tempo real, transmissão a uma central de processamento, previsão de cheias a partir de modelos matemáticos e planos da Defesa Civil (ou instituições similares), com ações de proteção individual e comunitária para reduzir os prejuízos frente a uma enchente.

Tecnologias para medidas estruturais

As descrições de algumas das principais tecnologias relacionadas às medidas estruturais são apresentadas na Tabela 1, assim como a identificação, se são do tipo convencional, não convencional ou se apresentam adaptações para os dois tipos, e o tipo de medida associada à sua função.

Tabela 1. Tecnologias relacionadas às medidas estruturais convencionais e não convencionais.

Medida estrutural: C (Convencional), NC (Não Convencional); Tipo de medida dependendo da sua função : I) Aceleração do Escoamento, II) Retardamento do Escoamento, III) Desvio do Escoamento.

Fonte: Tucci (2001), University of Arkansas Community Design Center, Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) e Canholi (2015)^[9]. Elaboração dos autores.

No Brasil, existem reservatórios de detenção e retenção convencionais. Alguns exemplos encontram-se: no Rio de Janeiro, um sistema de cinco reservatórios para evitar enchentes na região da Grande Tijuca, finalizado em 2015; em São Paulo, dois reservatórios de detenção superficial se localizam na bacia do córrego do Rincão, na zona leste, funcionando desde 2002; e em Minas Gerais, onde há dois reservatórios de retenção em Uberaba, inaugurados em 2008.

Outros países no mundo têm utilizado medidas não convencionais, como o caso dos Estados Unidos, com exemplos de uso na Filadélfia, Oregon e Califórnia. No Reino Unido existem sistemas de captação de águas pluviais, alguns deles incluem tanques com controle do seu esvaziamento à distância^[10]. Projetos de restauração de rios urbanos têm sido realizados desde a década de 1980 em países como EUA, Canadá, Nova Zelândia. Na Europa, encontra-se o projeto realizado no rio Isar, um rio que descarrega suas águas no rio Danúbio, na Alemanha. Outros projetos desse tipo realizados na última década encontram-se em Austrália, China, Coreia do Sul.

Tecnologias para medidas não estruturais

Similarmente à Tabela 1, os detalhes de algumas tecnologias e a sua relação com medidas não estruturais são mostrados na Tabela 2.

Tabela 2. Tecnologias relacionadas a medidas não estruturais.

Tipo de Medida: I) Regulamentação do uso da terra, II) Construções à prova de enchentes, III) Seguro de inundação, IV) Sistemas de previsão e alerta de inundações

Fontes: SWMM Manual (2015), Kerkez et al., (2016) e FE (2019). Elaboração dos autores.

*Destaca-se que nem todas as medidas podem ser associadas com tecnologias; foi realizada a relação das medidas com as tecnologias identificadas.

Um exemplo de software para modelagem de chuva-vazão e do escoamento através da rede de drenagem urbana é o Storm Water Management Model (SWMM). Esse software ajuda a projetar uma determinada medida estrutural, seja convencional ou não, a avaliar a efetividade da sua implementação e, dessa forma, auxilia também na regulamentação do uso do solo e de sistemas de previsão e alerta de inundações.

A modelagem é realizada em sub-bacias que descarregam as águas da chuva em um sistema coletor, que pode conter canais, tubulações, bombas hidráulicas, bacias de retenção e/ou detenção, e LIDs. Alguns estudos de caso no Brasil utilizando o SMWW podem ser encontrados em estados como Pernambuco, Alagoas, e Rio Grande do Norte.

Esse software também foi empregado para a elaboração do Plano de Diretor de Drenagem Urbana (PDDU) e o Manual de Drenagem e Manejo de Águas Pluviais Urbanas do Distrito Federal. Os sistemas de controle à distância de redes de drenagem urbana também auxiliam sistemas de previsão e alerta de enchentes. Um exemplo do uso desses sistemas encontra-se na cidade de South Bend, em Indiana (EUA), o qual permite o monitoramento da rede de drenagem, composta por várias bacias de detenção/retenção. Com ele, é possível, além de alertar, controlar o tempo de detenção e o extravasamento da água dessas bacias.

Uma conferência sobre o tema, realizada em setembro de 2019, reuniu tecnologias dedicadas à prevenção e gerenciamento de enchentes. Entre elas, encontra-se um sistema de realidade virtual em três dimensões, visível dentro de uma sala de projeção, construído a partir de modelos digitais de elevação do terreno que usam imagens aéreas tomadas por drones. Esse sistema é útil para previsão, mapeamento e alerta de regiões propensas a inundações, já que pode-se simular enchentes e visualizar os seus possíveis impactos.

Nesse evento, também encontram-se tecnologias relacionadas a construções à prova de enchentes, como barreiras portáteis com vedação à prova de água para portas, janelas e portões; Flood Barriers; e bombas hidráulicas com sensores de nível que podem ser instaladas em reservatórios localizados próximos à edificação ou em seu interior.

Considerações Finais

Esse texto trouxe algumas considerações sobre as enchentes, suas principais causas e os seus impactos associados. Uma das causas citadas que preocupa é o aumento da urbanização, principalmente de forma desordenada, e concentração populacional nessas áreas.

Em 1950, a parcela da população mundial concentrada em zonas urbanas era de 30%. Em 2018, correspondeu a 55% e espera-se que até 2050 essa quantidade chegue a 68%. No Brasil, em 2015, a porção da população concentrada em áreas urbanas correspondeu a 85% e, segundo a Organização das Nações Unidas (ONU)^[12], a estimativa da perspectiva populacional urbana para 2018 era de 87%.

Nesse panorama, é importante apresentar soluções de como a tecnologia e inovação podem ser utilizadas para reduzir a ocorrência ou minimizar os impactos desses eventos. As tecnologias citadas ao longo do texto correspondem às medidas de controle de enchentes estruturais e não estruturais, medidas de referência na literatura do tema. O estudo propôs a associação entre as tecnologias identificadas e os princípios destas medidas visando circunscrever seu campo de atuação.

Dos exemplos mostrados, destacam-se as tecnologias associadas às medidas estruturais não convencionais, relacionadas com as LID, e não estruturais, que utilizam sensores e sistemas de realidade virtual, como inovações mais recentes para a  do problema das enchentes.

*Os autores agradecem, assumindo a responsabilidade sobre eventuais equívocos no texto, os comentários, críticas e sugestões da Profa. Ph.D. Luciene Pimentel da Silva da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ).

^[1] The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): AR5 Climate Change 2014 Report: Impacts, Adaptation, and Vulnerability.

^[2] Título original: The Human Cost of Weather-Related Disasters 1995-2015. Relatório elaborado pelo Centro de Pesquisa sobre a Epidemiologia dos Desastres e o Escritório da ONU para Redução de Risco de Desastres.

^[3] O relatório menciona Flood, que tecnicamente engloba mais fenômenos do que seu semelhante, enchentes, em português.

^[4] ODS 9: Construir infraestruturas resilientes, promover a industrialização inclusiva e sustentável e fomentar a inovação; ODS 13: Tomar medidas urgentes para combater a mudança do clima e seus impactos; ODS 15: Proteger, recuperar e promover o uso sustentável dos ecossistemas terrestres, gerir de forma sustentável as florestas, combater a desertificação, deter e reverter a degradação da terra e deter a perda de biodiversidade; e ODS 17: Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global para o desenvolvimento sustentável.

^[5] Fluxo de água precipitada sobre a superfície do solo, estradas, ruas ou praças.

^[6] Controle de Enchentes em: Hidrologia - Ciência e Aplicação. Tucci, C. E. M. 2^da edição. Editora UFRGS, ABRH, Porto Alegre - RS, 2001.

^[7] Composto por uma barragem.

^[8] As LID tem os mesmos princípios das abordagens Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) e o do Water-sensitive urban design (WSUD).

^[9] Drenagem Urbana para o controle de enchentes. Canholi, A. P. Oficina de Textos, São Paulo - SP, 2015

^[10] Veja alguns exemplos em: Crises Hídricas - Como o mundo está tratando o problema da escassez da água a partir do uso da tecnologia e inovação.

^[11] Veja mais sobre modelagem de águas pluviais em: Teng et al., (2017)

^[12] Perspectivas para a População Urbana elaboradas pela Divisão de População do Departamento de Assuntos Econômicos e Sociais da ONU.