Desenvolvimento de ferramentas metodológicas para apoio à gestão e manejo de águas pluviais urbanas considerando a perspectiva das mudanças climáticas e a resiliência das cidades

Abstract

O planejamento e adaptação das cidades frente às mudanças climáticas é uma tarefa desafiadora. O crescimento desordenado da urbanização e as alterações no regime hidrológico vêm intensificando a ocorrência e magnitude de inundações em ambientes urbanos. A abordagem tradicional de gestão das águas pluviais implica em intervenções corretivas locais, pós-eventos, exigindo grandes investimentos que na maioria das vezes não está disponível ao gestor público. Essa situação indica a necessidade de uma mudança na estratégia de manejo das águas pluviais, incluindo abordagens mais amplas que abranjam impactos de longo prazo. Com base no exposto, a presente tese tem como objetivo principal o desenvolvimento de ferramentas metodológicas de baixo custo, que possam auxiliar a implementação da gestão e manejo das águas pluviais em cenários de múltiplas inadequações, e que considere as perspectivas das mudanças climáticas. Para isso cinco etapas principais foram realizadas: (i) avaliar a distribuição espacial das ocorrências de inundação e sua relação com as características ambientais e artificiais da área; (ii) verificar a adequabilidade dos modelos climáticos na representação do clima local, avaliando as tendências nas projeções de precipitação; (iii) avaliar as condições físicas da infraestrutura de manejo de águas pluviais, identificando elementos que favoreçam possíveis estratégias de adaptação climática; (iv) avaliar o impacto hidráulico potencial de eventos extremos futuros no sistema de manejo de águas pluviais; (v) quantificar a resiliência à inundação pluvial, comparando os resultados com os da modelagem hidráulica do sistema. As três primeiras etapas foram aplicadas em toda a extensão do município de Florianópolis - SC, descrevendo a interação dos fenômenos e forma de gestão em escala regional. As últimas duas etapas foram aplicadas na sub-bacia Córrego Grande, detalhando localmente os impactos no sistema de manejo de águas pluviais e nas respectivas áreas de contribuição. Os resultados demonstraram que as relações entre as variáveis ambientais e artificiais da área e os eventos de inundação não são homogêneos no espaço. A intensidade máxima de precipitação aumentará ao longo tempo, chegando a 21% até o final do século. Apenas dois modelos climáticos, HadCM3 e MPEH5, apresentaram adequabilidade para a representação do clima local futuro. A prática de gestão das águas pluviais em Florianópolis demonstrou ser inadequada, com baixa cobertura de um sistema fragmentado e construído assistematicamente com um Plano Diretor de Drenagem Urbana que necessita de muitos aprofundamentos. Chuvas de projeto com períodos de retorno de 10 anos no cenário atual, serão antecipadas para 2 anos até o final do século, levando as infraestruturas atualmente vulneráveis a inundações ainda mais intensas. A resiliência das áreas urbanas reduzirá ao longo do tempo concordando com os impactos hidráulicos futuros modelados no sistema de manejo. A descentralização da infraestrutura de manejo demonstrou auxiliar no incremento da resiliência do sistema. De forma geral, todas as ferramentas e estudos desenvolvidos demonstraram utilidade e elevado potencial de exploração pelos gestores públicos como subsídio para um planejamento urbano que priorize investimentos em medidas de adaptação, com foco na redução de riscos, minimização dos impactos ocasionados por eventos extremos e aumento da resiliência das cidades.

Abstract: Planning and adapting cities to climate change is a challenging task. The occurrence and magnitude of flooding in urban environments have been intensified by disordered urban growth and changes in the hydrological regime. The traditional approach to stormwater management implies local, post-event corrective interventions, requiring extensive investments from public managers. This situation indicates the need for a change in stormwater management strategy, including broad approaches that encompass longer-term impacts. Based on the above, the main objective of this thesis is to develop low-cost methodological tools, which can support the implementation of stormwater management in scenarios of multiple limitations, and that consider the perspectives of climate change. For this, five main steps were performed: (i) assess the spatial distribution of flooding events and their relationship with the environmental and artificial characteristics of the area; (ii) assess the suitability of climate models in representing the local climate, evaluating trends in precipitation projections; (iii) assess the physical conditions of the stormwater drainage infrastructure, identifying elements that favour possible climate adaptation strategies; (iv) assess the potential hydraulic impact of future extreme events on the stormwater drainage system; (v) quantify the pluvial flooding resilience and compares the results with the hydraulic modelling of the system. The first three steps were applied throughout the city of Florianópolis - SC, describing the interaction of phenomena and the management process on a regional scale. The last two steps were applied in the Córrego Grande sub-basin, detailing locally the impacts on the stormwater management system and respective areas of contribution. The results showed that the relationships between the environmental and artificial variables of the area and the flooding events are not homogeneous in space. The maximum intensity of precipitation will increase over time, reaching 21% by the end of the century. Only two climate models, HadCM3 and MPEH5, showed suitability for representing the future local climate. The stormwater management practice in Florianópolis proved to be inadequate, with low coverage of a fragmented system and unsystematically built with a Master Plan for Urban Drainage that needs much deepening. Design storm with a return period of 10 years in the current scenario will be brought forward to 2 years by the end of the century, inducing the infrastructure currently vulnerable to even more intense flooding. The resilience of urban areas will reduce over time, agreeing with future hydraulic impacts modelled on the management system. The decentralization of drainage infrastructure has been shown to increase system resilience. In general, all tools and studies developed showed usefulness and a high potential for exploitation by public managers as a subsidy for urban planning that prioritizes investments in adaptation measures that focuses on reducing risks, minimizing the impacts caused by extreme events and increasing the resilience of cities.