Stormwater - Stormwater

A água da chuva , também chamada de água da chuva, é a água que se origina da chuva, incluindo neve e gelo derretido . A água da chuva pode penetrar no solo (infiltrar-se), ser armazenada na superfície da terra em lagoas e poças, evaporar ou contribuir para o escoamento superficial . A maior parte do escoamento é transportada diretamente para riachos, rios ou outros corpos d'água próximos ( águas superficiais ) sem tratamento.

Em paisagens naturais, como florestas, o solo absorve grande parte das águas pluviais. As plantas também reduzem as águas pluviais, melhorando a infiltração, interceptando a precipitação à medida que ela cai e absorvendo a água pelas raízes. Em ambientes desenvolvidos, como cidades , águas pluviais não gerenciadas podem criar dois problemas principais: um relacionado ao volume e tempo de escoamento ( inundação ) e outro relacionado aos contaminantes potenciais que a água está carregando ( poluição da água ). Além dos poluentes transportados no escoamento de águas pluviais, o escoamento urbano está sendo reconhecido como uma causa de poluição por direito próprio

As águas pluviais também são um recurso importante à medida que a população humana e a demanda por água aumentam, principalmente em climas áridos e propensos à seca. As técnicas de coleta e purificação de águas pluviais podem tornar alguns ambientes urbanos autossustentáveis ​​em termos de água.

Poluição de águas pluviais

Águas pluviais que transportam os poluentes das ruas para um dreno de chuva para descarga costeira.

Com menos vegetação e superfícies mais impermeáveis ( estacionamentos , estradas , edifícios , solo compactado ), as áreas desenvolvidas permitem que menos chuva se infiltre no solo, e mais escoamento é gerado do que na condição não desenvolvida. Além disso, meios de transporte como valas e esgotos pluviais transportam rapidamente o escoamento de áreas comerciais e residenciais para corpos d'água próximos. Isso aumenta muito o volume de água nos cursos de água e a descarga desses cursos de água, levando à erosão e inundações. Como a água é descarregada da bacia hidrográfica durante o evento de tempestade, pouco se infiltra no solo, reabastece as águas subterrâneas ou fornece o fluxo de base do córrego em tempo seco.

Uma primeira descarga é o escoamento inicial de uma tempestade. Durante esta fase, a água poluída que entra nos bueiros em áreas com grandes proporções de superfícies impermeáveis ​​é normalmente mais concentrada em comparação com o restante da tempestade. Consequentemente, essas altas concentrações de escoamento urbano resultam em altos níveis de poluentes lançados de esgotos pluviais para as águas superficiais .

As atividades humanas diárias resultam na deposição de poluentes em estradas , gramados , telhados , campos agrícolas e outras superfícies de terra. Esses poluentes incluem lixo, sedimentos, nutrientes, bactérias, pesticidas, metais e derivados de petróleo. Quando chove ou há irrigação , a água escorre e acaba chegando a um rio , lago ou oceano . Embora haja alguma atenuação desses poluentes antes de entrarem nas águas receptoras, o escoamento poluído resulta em quantidades grandes o suficiente de poluentes para prejudicar as águas receptoras.

Escoamento de águas pluviais como fonte de poluição

Escoamento urbano sendo descarregado em águas costeiras

Além dos poluentes transportados no escoamento de águas pluviais , o escoamento urbano está sendo reconhecido como uma causa de poluição por si só. Em bacias naturais ( bacias hidrográficas ), o escoamento superficial que entra em cursos de água é um evento relativamente raro, ocorrendo apenas algumas vezes por ano e geralmente após grandes tempestades. Antes do desenvolvimento ocorrer, a maioria das chuvas atingia o solo e contribuía para a recarga das águas subterrâneas ou era reciclada para a atmosfera pela vegetação por meio da evapotranspiração .

Os modernos sistemas de drenagem, que coletam o escoamento de superfícies impermeáveis ​​(por exemplo, telhados e estradas), garantem que a água seja transportada de forma eficiente para os cursos d'água por meio de redes de dutos, o que significa que mesmo pequenas tempestades resultam em aumento do fluxo dos cursos d'água.

Além de distribuir mais poluentes da bacia hidrográfica urbana, o aumento do fluxo de águas pluviais pode levar à erosão do rio , estimular a invasão de ervas daninhas e alterar os regimes naturais de fluxo. As espécies nativas frequentemente dependem de tais regimes de fluxo para desova, desenvolvimento juvenil e migração. Foi observado que o escoamento de águas pluviais das estradas contém muitos metais, incluindo zinco (Zn), cádmio (Cd), cobre (Cu), níquel (Ni), chumbo (Pb), cromo (Cr), manganês (Mn), ferro (Fe ), vanádio (V), cobalto (Co) e alumínio (Al) (Sansalone e Buchberger, 1997; Westerlund e Viklander, 2006) e outros constituintes

Em algumas áreas, especialmente ao longo da costa dos Estados Unidos, o escoamento poluído de estradas e rodovias pode ser a maior fonte de poluição da água . Por exemplo, cerca de 75% dos produtos químicos tóxicos que chegam a Seattle , no Puget Sound de Washington, são transportados pela água da chuva que escorre de estradas pavimentadas e calçadas, telhados, pátios e outras áreas urbanizadas.

Inundação urbana

Bacia de retenção para gestão de águas pluviais

As águas pluviais são uma das principais causas das inundações urbanas . Inundação urbana é a inundação de terrenos ou propriedades em um ambiente construído, causada por águas pluviais que sobrecarregam a capacidade dos sistemas de drenagem , como os esgotos pluviais . Embora desencadeada por eventos únicos, como enchentes ou derretimento da neve , as enchentes urbanas são uma condição caracterizada por seus impactos repetitivos, onerosos e sistêmicos nas comunidades. Em áreas suscetíveis a inundações urbanas, válvulas de remanso e outras infraestruturas podem ser instaladas para mitigar as perdas.

Onde as propriedades são construídas com subsolos , as inundações urbanas são a principal causa de backups de subsolos e esgoto. Embora o número de vítimas de enchentes urbanas seja geralmente limitado, as consequências econômicas, sociais e ambientais podem ser consideráveis: além de danos diretos à propriedade e infraestrutura ( rodovias , serviços e utilidades ), casas cronicamente molhadas estão ligadas a um aumento da respiração problemas e outras doenças. Os backups do esgoto geralmente são provenientes do sistema de esgoto sanitário, que recebe um pouco de água da chuva como resultado da infiltração / influxo .

Voluntários limpando calhas em Ilorin, Nigéria, durante um dia voluntário de saneamento. Mesmo quando há infraestrutura adequada para o saneamento , a poluição do plástico pode interferir no escoamento das águas pluviais, criando espaço para que os mosquitos se reproduzam na água e causando inundações. Alguns sistemas de esgoto no Sul Global são frequentemente sobrecarregados pelos resíduos, como em Bangkok, Tailândia.

As inundações urbanas têm implicações econômicas significativas. Nos Estados Unidos, especialistas do setor estimam que porões úmidos podem reduzir os valores das propriedades em 10 a 25 por cento e são citados entre os principais motivos para não comprar uma casa. De acordo com a Agência Federal de Gerenciamento de Emergências, quase 40% das pequenas empresas nunca reabrem suas portas após um desastre de inundação. No Reino Unido, estima-se que as inundações urbanas custem £ 270 milhões por ano (em 2007) na Inglaterra e no País de Gales ; 80.000 casas estão em risco.

Um estudo do Condado de Cook, Illinois , identificou 177.000 reivindicações de seguro de danos materiais feitas em 96% dos códigos postais do condado em um período de cinco anos de 2007 a 2011. Isso é o equivalente a uma em cada seis propriedades no Condado fazendo uma reclamação. Os pagamentos médios por sinistro foram de US $ 3.733 em todos os tipos de sinistros, com sinistros totais totalizando US $ 660 milhões nos cinco anos examinados.

Um exemplo de projeto de controle de enchentes urbanas é o Brays Bayou Greenway Framework em Houston, Texas . Brays Bayou e seus afluentes drenam uma bacia hidrográfica de aproximadamente 88.000 acres ao sul do centro de Houston. O projeto de melhoria financiado pelo governo federal criou uma solução de curto prazo ao melhorar a capacidade de drenagem do bayou e identificou um amplo conjunto de oportunidades de recreação e espaços abertos ao longo de 35 milhas do bayou e afluentes.

A criação de poços em águas pluviais desmorona

Um exemplo de águas pluviais urbanas criando um colapso de sumidouro é o colapso de Dishman Lane em 25 de fevereiro de 2002 em Bowling Green, Kentucky, onde um sumidouro de repente derrubou a estrada sob quatro veículos em movimento. O conserto de nove meses do colapso de Dishman Lane custou um milhão de dólares, mas ainda há potencial para problemas futuros.

Em áreas não perturbadas com drenagem subterrânea natural ( cárstica ), fragmentos de solo e rocha obstruem as aberturas cársticas, sendo, portanto, uma autolimitação para o crescimento das aberturas. O sistema de drenagem cárstica imperturbado torna-se equilibrado com o clima para que possa drenar a água produzida pela maioria das tempestades. No entanto, ocorrem problemas quando a paisagem é alterada pelo desenvolvimento urbano. Em áreas urbanas com drenagem subterrânea natural ( cárstica ), não há correntes de superfície para o aumento da água da chuva de superfícies impermeáveis ​​como telhados, estacionamentos e ruas para escoamento. Em vez disso, a água da chuva entra no sistema de drenagem subterrânea, descendo pelo solo. Quando o fluxo de água subterrâneo torna-se grande o suficiente para transportar fragmentos de solo e rocha, as aberturas cársticas aumentam rapidamente. Onde as aberturas cársticas são cobertas por calcário de suporte ( competente ), freqüentemente não há nenhum aviso de superfície de que uma abertura ficou tão grande que de repente entrará em colapso catastrófico. Portanto, o planejamento do uso da terra para novos empreendimentos deve evitar áreas cársticas. Em última análise, os contribuintes acabam pagando os custos de decisões inadequadas sobre o uso da terra.

Gestão de águas pluviais

Sistema de filtragem de águas pluviais para escoamento urbano

O gerenciamento da quantidade e qualidade das águas pluviais é denominado "Gerenciamento de águas pluviais". O termo Best Management Practice (BMP) ou medida de controle de águas pluviais (SCM) é frequentemente usado para se referir a dispositivos e sistemas de controle estruturais ou projetados (por exemplo , lagoas de retenção ) para tratar ou armazenar águas pluviais poluídas, bem como práticas operacionais ou processuais (por exemplo varredura de ruas). A gestão de águas pluviais inclui aspectos técnicos e institucionais.

Aspectos tecnicos

  • controle de inundações e erosão;
  • controle de materiais perigosos para evitar a liberação de poluentes no meio ambiente (controle de origem);
  • planejamento e construção de sistemas de águas pluviais, como bacias de retenção , abóbadas enterradas com vários tipos de filtros de mídia e separadores de vórtice para remover sólidos grosseiros antes que poluam as águas superficiais ou recursos subterrâneos;
  • aquisição e proteção de cursos de água naturais ou reabilitação;
  • construir soluções baseadas na natureza , como lagoas, valas , pântanos construídos ou soluções de infraestrutura verde para trabalhar com estruturas de drenagem existentes ou "duras", como tubos e canais de concreto (pântanos construídos para tratamento de águas pluviais também podem servir como habitat para plantas, anfíbios e peixes)

Aspectos institucionais e políticos

  • desenvolvimento de abordagens de financiamento para programas de águas pluviais, potencialmente incluindo taxas de uso de águas pluviais e a criação de uma empresa de serviços públicos de águas pluviais;
  • desenvolvimento de programas de gerenciamento de ativos de longo prazo para reparar e substituir a infraestrutura obsoleta;
  • revisão dos regulamentos atuais de águas pluviais para atender às necessidades abrangentes de águas pluviais;
  • melhoria e aplicação das leis existentes para garantir que os proprietários considerem os efeitos das águas pluviais antes, durante e depois do desenvolvimento de suas terras;
  • educação de uma comunidade sobre como suas ações afetam a qualidade da água e sobre o que pode fazer para melhorar a qualidade da água.

Gestão integrada de água

Jardim de chuva projetado para tratar águas pluviais do estacionamento adjacente

A gestão integrada da água (IWM) de águas pluviais tem o potencial de resolver muitos dos problemas que afetam a saúde dos cursos de água e os desafios de abastecimento de água que as cidades urbanas modernas enfrentam. A IWM é freqüentemente associada à infraestrutura verde quando considerada no processo de design. Profissionais em suas respectivas áreas, como planejadores urbanos , arquitetos , paisagistas , designers de interiores e engenheiros , muitas vezes consideram o gerenciamento integrado da água como a base do processo de design.

Também conhecido como desenvolvimento de baixo impacto (LID) nos Estados Unidos , ou Water Sensitive Urban Design (WSUD) na Austrália , o IWM tem o potencial de melhorar a qualidade do escoamento, reduzir o risco e o impacto de inundações e fornecer um recurso hídrico adicional para aumentar o consumo fornecem.

O desenvolvimento da cidade moderna freqüentemente resulta em aumento da demanda por abastecimento de água devido ao crescimento populacional, enquanto ao mesmo tempo o escoamento alterado previsto pelas mudanças climáticas tem o potencial de aumentar o volume de águas pluviais que podem contribuir para problemas de drenagem e inundações. IWM oferece várias técnicas, incluindo coleta de águas pluviais (para reduzir a quantidade de água que pode causar inundações), infiltração (para restaurar a recarga natural das águas subterrâneas), biofiltração ou bioretenção (por exemplo, jardins de chuva ), para armazenar e tratar o escoamento e liberá-lo em uma taxa controlada para reduzir o impacto sobre os riachos e tratamentos de zonas úmidas (para armazenar e controlar as taxas de escoamento e fornecer habitat em áreas urbanas).

Existem muitas maneiras de alcançar a LID. O mais popular é incorporar soluções baseadas em terra para reduzir o escoamento de águas pluviais por meio do uso de lagoas de retenção, bioswales , trincheiras de infiltração, pavimentos sustentáveis ​​(como pavimentação permeável ) e outros mencionados acima. O LID também pode ser obtido utilizando produtos fabricados e projetados para obter resultados semelhantes ou potencialmente melhores como sistemas baseados em terra (tanques de armazenamento subterrâneos, sistemas de tratamento de águas pluviais, biofiltros , etc.). A solução LID adequada é aquela que equilibra os resultados desejados (controle do escoamento e poluição) com os custos associados (perda de terreno utilizável para sistemas baseados em terra versus custo de capital da solução manufaturada). Telhados verdes (com vegetação) também são outra solução de baixo custo.

O IWM como um movimento pode ser considerado como estando em sua infância e reúne elementos da ciência da drenagem, ecologia e uma compreensão de que as soluções tradicionais de drenagem transferem os problemas para jusante em detrimento do meio ambiente e dos recursos hídricos.

Regulamentos

Estados Unidos

Requisitos federais

Mapa de sistemas municipais de esgoto pluvial separados

Nos Estados Unidos , a Agência de Proteção Ambiental (EPA) é responsável por regular as águas pluviais de acordo com a Lei da Água Limpa (CWA). O objetivo do CWA é restaurar todas as "Águas dos Estados Unidos" às suas condições de "pesca" e "natação". Descargas de fontes pontuais, que se originam principalmente de águas residuais municipais ( esgoto ) e descargas de águas residuais industriais, foram regulamentadas desde a promulgação do CWA em 1972. As cargas de poluentes dessas fontes são rigidamente controladas por meio da emissão de licenças do Sistema Nacional de Eliminação de Descargas de Poluição ( NPDES ) . No entanto, apesar desses controles, milhares de corpos d'água nos Estados Unidos permanecem classificados como "prejudicados", o que significa que eles contêm poluentes em níveis mais altos do que os considerados seguros pela EPA para os usos benéficos pretendidos da água. Grande parte desse comprometimento é devido ao escoamento poluído, geralmente em bacias hidrográficas urbanizadas (em outras bacias hidrográficas dos Estados Unidos, a poluição agrícola é a principal fonte).

Para abordar o problema nacional de poluição de águas pluviais, o Congresso ampliou a definição CWA de "fonte pontual" em 1987 para incluir as descargas de águas pluviais industriais e Sistemas de Esgoto de Tempestade Separados Municipais ("MS4"). Essas instalações são necessárias para obter licenças NPDES. Em 2017, cerca de 855 grandes sistemas municipais (atendendo populações de 100.000 ou mais) e 6.695 pequenos sistemas são regulamentados pelo sistema de licenças.

Requisitos estaduais e locais

Uma cerca de silte , um tipo de controle de sedimentos , instalada em um canteiro de obras

A EPA autorizou 47 estados a emitir licenças NPDES. Além de implementar os requisitos do NPDES, muitos governos estaduais e locais promulgaram suas próprias leis e decretos de gestão de águas pluviais, e alguns publicaram manuais de projeto de tratamento de águas pluviais. Alguns desses requisitos estaduais e locais expandiram a cobertura além dos requisitos federais. Por exemplo, o estado de Maryland exige controles de erosão e sedimentos em locais de construção de 460 m 2 (5.000 pés quadrados ) ou mais. Não é incomum que as agências estaduais revisem seus requisitos e os imponham aos condados e cidades; multas diárias de até US $ 25.000 podem ser impostas por não modificação de sua autorização de águas pluviais local para canteiros de obras, por exemplo.

Gerenciamento de poluição de fonte difusa

O escoamento agrícola (exceto para operações de alimentação animal concentrada, ou " CAFO ") é classificado como poluição de fonte difusa segundo o CWA. Não está incluído na definição CWA de "fonte pontual" e, portanto, não está sujeito aos requisitos de licença NPDES. As emendas do CWA de 1987 estabeleceram um programa não regulamentar na EPA para o gerenciamento da poluição de fontes não pontuais que consiste em projetos de pesquisa e demonstração. Programas relacionados são conduzidos pelo Serviço de Conservação de Recursos Naturais (NRCS) do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos .

Gráfico de educação pública distribuído pela EPA

Campanhas de educação pública

A educação é um componente chave da gestão de águas pluviais. Várias agências e organizações lançaram campanhas para ensinar o público sobre a poluição das águas pluviais e como eles podem contribuir para resolvê-la. Milhares de governos locais nos Estados Unidos desenvolveram programas de educação conforme exigido por suas licenças NPDES para águas pluviais.

Um exemplo de programa educacional local é o do Conselho de Ação Ambiental de West Michigan (WMEAC), que cunhou o termo Hydrofilth para descrever a poluição das águas pluviais, como parte de sua campanha "15 ao Rio". (Durante uma tempestade, pode levar apenas 15 minutos para que o escoamento contaminado em Grand Rapids, Michigan chegue ao Grand River .) Suas atividades de extensão incluem um programa de distribuição de barris de chuva e materiais para proprietários de casas na instalação de jardins de chuva .

Outras campanhas de educação pública destacam a importância da infraestrutura verde para desacelerar e tratar o escoamento de águas pluviais. A DuPage County Stormwater Management lançou o "Love Blue. Live Green". campanha de divulgação em sites de mídia social para educar o público sobre infraestrutura verde e outras melhores práticas de gestão para escoamento de águas pluviais. Artigos, sites, fotos, vídeos e outras mídias são divulgados ao público por meio dessa campanha.

História

Desde que os humanos começaram a viver em aldeias concentradas ou em ambientes urbanos, o escoamento de águas pluviais tem sido um problema. Durante a Idade do Bronze , as habitações assumiram uma forma mais concentrada e as superfícies impermeáveis surgiram como um fator no projeto dos primeiros assentamentos humanos . Algumas das primeiras incorporações da engenharia de águas pluviais são evidenciadas na Grécia Antiga .

Um exemplo específico de um projeto de sistema de escoamento de águas pluviais inicial é encontrado na recuperação arqueológica em Minoan Phaistos, em Creta .

Veja também

Referências

links externos