Revista Instituto de Engenharia Edição N⁰ 613 / 2013

Uma nova proposta para macrodrenagem do Alto Tietê

A cidade de São Paulo está localizada na região denominada Alto Tietê e tem como uma das suas características, estar situada entre as cotas 700m e 900m aproximadamente sobre o nível do mar e tem como o principal canal de drenagem o Rio Tietê, tendo como seus principais afluentes os rios PinheiroS, Tamanduateí e Aricanduva.

A cidade foi fundada pelo padre Manoel da Nóbrega e noviço José de Anchieta, no dia 25 de janeiro de 1554 e a sua pedra fundamental foi erigida no local hoje denominado de Pátio do Colégio, próximo à Catedral da Sé, na região central de São Paulo.

Este local é topo de um morro, que tem do lado direito o vale do Rio Tamanduateí e ao lado esquerdo, o Vale do Anhangabaú. Segundo relatos históricos, tal local era privilegiado, pois o Rio Tamanduateí fornecia mobilidade para as embarcações e o Córrego do Anhangabaú, água limpa para consumo, cabendo lembrar que ambos os vales eram locais de inundações naturais durante os períodos das cheias.

Tanto o Rio Tietê, como os seus afluentes (Pinheiros, Tamanduateí, Aricanduva) eram caracterizados por meandros, ocupando uma várzea natural de inundação bastante extensa.

Com o crescimento da cidade, tendo atingido o primeiro milhão de habitantes na década de 1920, houve crescente pressão por ocupação dessas áreas, que culminou com a retificação do Tietê pelo prefeito Prestes Maia, entre os anos 1930 e 1940, e a implantação das avenidas marginais entre os anos 1960 e 1970.

Dentro de outro contexto, também o Rio Pinheiros sofreu retificação nos anos 1930, este para conduzir as águas do Rio Tietê para a Usina Hidrelétrica de Henry Borden, em Cubatão, na Baixada Santista, com a finalidade de gerar energia elétrica, que foi vital para o crescimento e consolidação da cidade de São Paulo como metrópole.

Pelo fato destas áreas de várzea terem sido ocupadas e com o crescimento do entorno, o problema decorrente das cheias existe praticamente desde que São Paulo foi fundada, pelas próprias características do local, seja por inundação das propriedades, ou por dificultar o acesso por meio de estradas.

Evidentemente, com o rápido crescimento, este problema só fez aumentar a sua escala e, com a previsão da sua expansão já nos fins do século 19, foram iniciados os estudos para mitigação dos problemas causados pelas inundações, com a nomeação da Comissão para estudar as várzeas do Tietê e do Tamanduateí.

Foram realizados dentre outros, os seguintes estudos para o equacionamento da macrodrenagem do Alto Tietê:

(1) nomeação da comissão para estudar as várzeas do Tietê e do Tamanduateí, em 1890;

(2) Saturnino de Brito: projeto de retificação do Rio Tietê entre a barragem da Penha e Osasco, em 1924;

(3) Projeto Hibrace – 1968;

(4) Projeto Promon, 1986;

(5) Projeto Hidroplan, em 1990;

(6) construção do Piscinão do Pacaembu, em 1993;

(7) Plano Diretor de Macrodrenagem do Alto Tietê, 1ª etapa – 1998;

(8) Plano Diretor de Macrodrenagem do Alto Tietê, 2ª etapa – 2008;

(9) Plano Diretor de Macrodrenagem do Alto Tietê, 3ª etapa – em andamento.

O Plano Diretor de Macrodrenagem do Alto Tietê teve como ponto de partida o Projeto Promon, que previa o rebaixamento da calha do Rio Tietê, ampliando a sua capacidade de vazão para:

 1.200 m³/s à jusante da confluência com o Rio Pinheiros,

1.050 m³/s entre a confluência com o Rio Pinheiros e o Rio Tamanduateí,

850 m³/s entre os rios Tamanduateí e Aricanduva,

 650 m³/s a montante, até a Barragem da Penha.

Este Plano Diretor teve como ponto principal a introdução do conceito de reservação a montante como forma de controlar as cheias a jusante, pela impossibilidade de aumentar a capacidade de vazão dos cursos d’água, além de implantação de sistemas de alerta contra inundações.

RIOS: LEITO PRINCIPAL E VALE DE INUNDAÇÃO

O Rio Tietê e os seus principais afluentes, os rios Pinheiros, Tamanduateí e Aricanduva encontram-se em várzeas, onde se situavam os seus meandros.

Os rios de planície têm como característica a existência do leito principal por onde escoa as águas nos períodos de estiagem, dos vales de inundação normal, inundados nas cheias mais frequentes, e dos vales de inundação excepcional, que são inundados uma vez a cada dez anos, aproximadamente. Estas características são válidas também para os seus afluentes.

Com raríssimas exceções, ao menos no Brasil, os rios e cursos d’água que cortam as cidades e povoados, têm os seus vales de inundação ocupados ou por construções ou por vias rodoviárias, as chamadas vias marginais.

Como são locais que seriam naturalmente inundados nas ocasiões de cheias constituem os principais fatores de inundações urbanas.

No presente caso, todos estes rios sofreram retificação, por meio de retificação dos seus meandros, tendo os seus vales sido totalmente urbanizados e os terrenos mantidos aproximadamente planos, mantendo as suas cotas conforme a conformação original antes da retificação, salvo aterros das lagoas e braços dos meandros.

A retificação destes cursos d’água teve basicamente três finalidades: (

1) aumento da capacidade de escoamento das suas calhas;
(2) urbanização dos terrenos antes ocupados por meandros;

(3) construção das avenidas marginais.

O Projeto Promon, de 1986, foi concebido numa época em que as condições de ocupação da sua bacia de drenagem eram completamente diferentes aos dos dias atuais e a sua implantação foi feita em duas etapas.

A primeira, entre a confluência com o Rio Pinheiros e a Barragem Edgard de Souza nos inícios dos anos 1990.

E a segunda, durante a implantação da primeira fase o Plano Diretor de Macrodrenagem do Alto Tietê (PDMAT), já nos inícios dos anos 2000.

O Projeto Promon, ao dimensionar o canal do Rio Tietê tomou como base para o estabelecimento da sua borda livre, as cotas das suas avenidas marginais.

Analisando sob esta ótica, fica evidente que a drenagem dos seus afluentes ao adentrar no seu vale, fica prejudicada, pela falta de declividade inerente ao local, tornando susceptível às inundações.

Além disso, como em muitas situações, os aterros realizados não atingiram cotas mais elevadas, sendo que em alguns locais estas cotas estão situadas até abaixo das avenidas marginais, também os sistemas de microdrenagem destes locais sofrem deficiências. Para as condições
vigentes na época, estas dimensões eram compatíveis com as vazões previstas.

A figura 1, feita a partir da carta do IBGE na escala 1:50.000 de São Paulo, apresenta as áreas baixas, abaixo da cota 740m, onde estão situadas as várzeas dos rios Tietê, Pinheiros, Tamanduateí e Aricanduva, representadas na cor verde clara. As áreas representadas em verde escuro são as regiões de cotas mais elevadas.

ALTERNATIVAS EXISTENTES

Piscinões - Esta alternativa consiste na retenção das águas a montante e é o cerne do PDMAT. Tem como principal vantagem a retenção no local de todos os sedimentos e lixos, impedindo que sejam carreados para jusante, contribuindo assim para a melhoria da qualidade da água. Tem a vantagem

ainda de reduzir os picos de cheias a jusante, tornando-se, muitas vezes, a alternativa mais econômica para equacionar o problema de inundação a jusante, pelo fato de poder adequar a vazão efluente à capacidade do canal de jusante.

Apresenta os seguintes problemas:

(1) dificuldade na implantação, devido à inexistência de áreas livres disponíveis. Exige-se desapropriações de custo altíssimo;

(2) exige manutenção constante e onerosa;

(3) não resolve os problemas de ruas com cotas mais baixas que o canal principal, como das existentes nas margens dos rios Aricanduva, Tamanduateí, Córrego Ipiranga e Pirajuçara;

(4) não resolve o problema de assoreamento dos rios Tietê e Pinheiros (a calha do Tietê voltou a transbordar por assoreamento do seu leito).

Desta forma, entendemos que os piscinões deverão ser utilizados somente para locais bastante específicos.

Túnel - Está sendo estudada uma alternativa de implantação de um túnel com capacidade de cerca de 500 m³/s com emboque na confluência do Rio Tamanduateí com o Rio Tietê, despejando as suas águas a jusante da Barragem de Rasgão.

Esta alternativa alivia o Rio Tietê a jusante do seu emboque, mas não equaciona os problemas de sedimentação e das cotas baixas. O rebaixamento do nível d’água no rio para montante, onde estão os problemas, ocorre somente nas proximidades deste emboque.

Continua sendo necessária a implantação de todos os piscinões previstos no PDMAT, pois os seus efeitos se limitam às proximidades do emboque.

A vantagem desta alternativa é a defasagem de pico a jusante da Barragem Edgard de Souza, pelo fato do escoamento ser mais rápido que da calha do Rio Tietê.

PROPOSTA APRESENTADA

A restrição de vazão hoje registrada deve-se à existência da Barragem Edgard de Souza, mascarada pela presença da Barragem de Pirapora logo a jusante.

Conforme apresentado no item anterior, pelo fato do canal do Rio Tietê e de seus afluentes terem sido escavados na região de meandros, as
suas áreas lindeiras são essencialmente planas, o que dificulta a drenagem dessas áreas, pela própria dificuldade para obtenção de cotas, resultando também em baixas declividades, também os problemas de assoreamento.

O perfil do Rio Tietê é apresentado na figura 2 e pode ser observado que até a Barragem Edgard de Souza, a declividade é bastante baixa, ocorrendo um aumento brusco a partir desse local, por trecho aproximado de 100 quilômetros.

A nossa proposta consiste em aproveitar o desnível existente a jusante da Barragem Edgard de Souza, rebaixando a calha do rio e aumentando a sua declividade entre a Barragem Edgard de Souza e Barragem da Penha, que permitirá:

(1) aumentar a vazão de restrição, hoje em cerca de 1.200 m³/s;

(2) criar quedas nos seus afluentes e subafluentes, permitindo assim os seus rebaixamentos e/ou aumentos nas suas declividades;

(3) equacionar o grave problema de assoreamento, através do aumento da velocidade de escoamento, proporcionado pelo aumento da declividade.

A figura 3 apresenta imagem satelital

obtida do Google Earth, da Barragem Edgard de Souza.

O canal poderia passar pela margem esquerda e, nessa passagem, colocar comportas a serem operadas por ocasião de cheias e, pelo fato das comportas serem operadas, o planejamento do uso do Rio Tietê para navegação não deverá sofrer
muitas alterações.

O rebaixamento seria da ordem de 5 metros ao longo de toda a extensão do Rio Tietê desde pouco a jusante da Barragem Edgard de Souza até a Barragem da Penha – e aumentando a sua declividade, hoje de aproximadamente 0,15 metros por km, passando para 0,30 a 0,40 m/km, portanto mais que o dobro da atual.

A figura 4 mostra que não é necessário escavar muito a jusante desta barragem para obter profundidade da ordem de 12 metros.

A figura 5 e figura 6 apresentam fatos típicos de todos os cursos d’água que foram canalizados na Região Metropolitana de São Paulo RMSP), que são terrenos em cotas mais baixas que das canalizações que

deveriam servir de seus drenos. São fotos da Avenida Aricanduva, próximo da Rua Antônio Lindoro da Silva, situada a cerca de 1,5 km a montante da Avenida Radial Leste.

Tais fatos se repetem em praticamente todos os afluentes do Rio Aricanduva, mesmo na parte mais alta, como são os casos dos córregos Bento Henriques e Cangueiras, situados próximo ao Parque do Carmo (figura 7).

Também são afetados por este mesmo tipo de problema, praticamente todos os cursos d’água existentes na Região Metropolitana de São Paulo onde foram realizadas obras de retificação e/ou construção das vias marginais.

Obviamente, nestes locais ocorrem inundações praticamente todos os anos (em alguns, mais de uma vez ao ano).

O rebaixamento das calhas dos principais cursos d’água da RMSP deverá resolver de vez os graves problemas de inundação que ocorrem todos os anos nesses locais.

Justificativa - Esta proposta se deve à extrema dificuldade que hoje se apresenta para a manutenção das vazões de restrição em consequência da evolução da urbanização após os anos 1990.

Ordem de grandeza das obras - Como ordem de grandeza, para o rebaixamento das calhas do Rio Tietê e dos seus principais afluentes, o volume de escavação seria da ordem de 20 a 25 milhões de metros cúbicos.

Embora a obra apresente esta magnitude, cabe lembrar que a região atingida representa cerca de 20% do PIB do país, ou seja, 400 bilhões de dólares ou 800 bilhões de reais anuais.

Deve ser considerada ainda a rapidez na sua implantação (acreditamos que seja da ordem de cinco anos), além de praticamente não haver necessidade de efetuar desapropriações.

A título de ilustração, a figura 8 apresenta os perfis de linha d’água e de fundo para o Rio Tietê para diversas condições,

desde a Barragem Edgard de Souza até a Barragem da Penha, obtidas com cálculo de remanso por Standard Step Method. O Fundo_Atual e NA_Atual (linhas lisas, em vermelho) representam o fundo e o nível  d’água para as condições atuais, para a vazão de 1 200 m³/s. O Fundo_Decliv e NA_Decliv (tracejados em verde) representam o fundo (traço grosso) com declividade aumentada para 0,30 m/km e o nível d’água (traço fino) para estas condições, para a vazão de 1 200 m³/s. O Fundo_Prop e NA_Prop (em azul, traço e dois pontos, linha inferior) representam o fundo rebaixado em 5 m (traço grosso), com aumento de declividade para 0,30 m/km e o nível d’água para estas condições (traço fino), para a vazão de 1 200 m³/s. O NA_Prop2000 (em azul, traço e dois pontos, linha superior fino) representam o fundo rebaixado em 5 m, com aumento de declividade para 0,30 m/km e o nível d’água para estas condições, para a vazão de 2 000 m³/s.

Para estas simulações, foram considerados canais retangulares com 50 m de largura e coeficiente de Manning de 0,025.

Evidentemente, estas linhas d’água são apenas estimativas e deverão ser calculadas de maneira mais rigorosa numa eventual fase de estudos mais avançados. Além disso, deverão ser realizadas simulações com modelo matemático devidamente calibrado não só da calha do Rio Tietê e dos seus
afluentes na RMSP, senão também a jusante de Edgard de Souza, talvez até Porto Feliz,  para avaliar de forma confiável os impactos dessas obras, para fornecer subsídios às medidas mitigadoras.

Problemas:

(1) Sedimentos - Os sedimentos deverão ser transportados para jusante. Como os sedimentos da Barragem de Pirapora possuem concentrações elevadas de metais pesado e outros poluentes, é conveniente que não sejam perturbados. Para equacionar este problema, poder-se-ia construir
um túnel a jusante da Barragem de Edgard de Sousa, com uma parede que desviaria os sedimentos para este túnel. Tal túnel deverá também servir para conduzir as vazões excedentes a 700 m³/s para jusante da cidade de Pirapora do Bom Jesus, conforme explicado no item (2) a seguir.

(2) Restrições de vazão a jusante - Existe hoje uma restrição de vazão a jusante da Barragem de Pirapora, de 700 m³/s, pelo fato de que, para vazões superiores a esta, a cidade seria inundada. Como solução para este problema, propõe-se a escavação de um túnel, iniciando a jusante da Barragem de Edgard de Souza, desembocando a jusante da UHE Rasgão, num ponto a ser determina

do (o trecho entre a PCH Rasgão e a cidade de Porto Feliz é de grande declividade). Este túnel deverá ter a capacidade de transportar
vazões da ordem de 1 500 m³/s (aproximadamente 14 m de diâmetro, com velocidade de aproximadamente 10 m/s). Evidentemente, outra forma de eliminar esta restrição de vazão seria o aprofundamento da calha a jusante da Barragem de Pirapora, no trecho urbano da cidade.

PROPOSTA PARA AS CALHAS DOS AFLUENTES

Perfis obtidos do PDMAT dos rios Aricanduva e Pirajuçara mostram a existência de degraus ao longo de seu percurso para montante. O perfil do Rio Aricanduva é mostrado na figura 9 e são vários os afluentes que desembocam nos trechos onde possuem esses degraus, praticamente todos apresentando problemas de inundação na região dos respectivos desemboques.

Estes degraus foram colocados para que se reduzisse a declividade, tendo como consequência a diminuição da velocidade e o aumento do tempo de concentração da bacia – reduzindo-se assim a vazão de pico a jusante.

Apresentamos como sugestão o rebaixamento da calha ao nível dos pés dos degraus e, no caso do trecho superior do Aricanduva, pode-se facilmente aprofundar a calha em 3 metros sem aumentar a sua declividade no trecho, o que resolveria os problemas de inundação em vários dos seus afluentes.
Esta operação tem como vantagem o fato de que para implantar estas obras não seriam necessárias a desapropriação dos terrenos.

Da mesma forma, os graves problemas de inundação da região do Alto Tamanduateí poderão ser resolvidos com o rebaixamento da sua calha, concomitantemente com os dos ribeirões dos Couros e dos Meninos. E estes rebaixamentos poderão ser realizados sem que sejam feitas os do Rio Tietê, uma vez que as cotas destes locais são de aproximadamente 740 m e as do Tietê, de 720 m, o que possibilita o rebaixamento do canal em
cerca de 5 m, mantendo a declividade atual, pelo menos na sua parte mais alta, que engloba a região de desemboque dos ribeirões  Couros e dos Meninos.

Quanto aos córregos da Mooca e Ipiranga, é necessário verificar se as cotas existentes no local são suficientes para se realizar o rebaixamento da calha do Rio Tamanduateí no trecho, antes do rebaixamento do Rio Tietê. Caso haja esta possibilidade, isso deverá trazer alívio imediato às populações afetadas.

Entretanto, estas obras no Rio Tamanduateí e nos outros afluentes, irão promover o aumento da vazão para jusante, sendo necessário, portanto, verificar se o Rio Tietê irá comportar este aumento de vazão nas condições atuais.

MONTANTE DA BARRAGEM DA PENHA

A montante da Barragem da Penha estão situadas as cidades de Mogi das Cruzes e Suzano, ambas com graves problemas de inundação nas imediações das confluências dos seus cursos d’água com o Rio Tietê.

Com o rebaixamento proposto para a calha do Rio Tietê, pode se construir um canal paralelo, com cotas mais baixas e maiores declividades ao longo do seu percurso, desde Mogi das Cruzes até a Barragem da Penha. Em pontos estratégicos, colocam-se vertedouros para limitar o nível d’água do
Rio Tietê, evitando assim as inundações nas cidades de Mogi das Cruzes e Suzano e ainda preservando o lago formado pela Barragem da Penha, podendo-se, desta forma, amenizar os graves problemas de inundação do Jardim Pantanal.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Atualmente, o sistema de macrodrenagem do Alto Tietê possui os seguintes problemas principais:

(1) afluentes com cotas mais baixas que o seu canal receptor, resultante das retificações dos meandros;

2) restrição de vazão na calha do Rio Tietê;

(3) sedimentação na sua calha, hoje principal responsável pelo retorno do seu transbordamento.

A principal causa de todos estes problemas é a limitação de cotas impostas pela Barragem de Edgard de Souza, cuja cota de fundo passou a ser o limite inferior da calha do Rio Tietê.

A proposta ora apresentada consiste no rebaixamento geral da calha do Rio Tietê, através da construção de uma estrutura controlada por comportas, ao lado da Barragem de Edgard de Souza.

Este “by-pass” pela barragem elimina a sua limitação da cota e possibilita o aumento da sua declividade, equacionando-se assim o problema de sedimentação, através de aumento na velocidade do escoamento, além de praticamente eliminar a restrição da vazão da calha, hoje limitada a 1 200 m³/s.

O rebaixamento do seu leito permite também o rebaixamento de todos os seus afluentes e subafluentes, podendo-se desta forma eliminar os pontos baixos, que são passíveis de acúmulo de águas por ocasião das cheias, que resultam em inundações nessas áreas.

A implantação de um projeto desta magnitude exige estudos profundos, para avaliar todos os seus aspectos positivos e tentar vislumbrar também os negativos – e também para que sejam feitas comparações justas com as alternativas existentes.

Deverão ser realizadas simulações hidrodinâmicas em todo o trecho de jusante da Barragem Edgard de Souza, talvez até a cidade de Porto Feliz, para os diversos cenários de cheias, com a finalidade de detectar os eventuais efeitos negativos e com isto, antecipar as intervenções necessárias
para mitigar estes efeitos.

Por exemplo, sabe-se que a cidade de Pirapora do Bom Jesus sofre inundações para vazões maiores que 700 m³/s.

Deve se levar em conta também a hidrovia, para a qual está prevista a construção de diversas barragens ao longo de todo o Rio Tietê, até Mogi das Cruzes. Portanto, também a restrição de vazão a jusante deixa de existir, bastando apenas um redimensionamento dos seus órgãos extravasores e planejamento nas suas operações.

Outra preocupação é o destino dos 20 milhões de m³ de material resultante da escavação dos leitos. Caso o material seja rochoso de boa qualidade, poderá ser utilizada para construções e aterros rodoviários, por exemplo.

Os materiais menos nobres poderão ser depositados em locais atualmente destinados a receber os sedimentos dragados dos rios Tietê e Pinheiros e da limpeza dos piscinões.

Finalmente, cabe ressaltar o ponto mais importante.

Esta alternativa resolve todos os principais problemas mencionados de macrodrenagem da região do Alto Tietê: afluentes com cotas mais baixas que os canais receptores, restrição de vazão do Rio Tietê e o grave problema de assoreamento da calha desse rio, hoje responsável pelas inundações que voltaram a ocorrer no seu trecho rebaixado. E um benefício adicional é que, com o rebaixamento da calha, criam-se condições também para equacionar os problemas de inundação a montante da Barragem da Penha, notadamente nas cidades de Mogi das Cruzes e Suzano, além do Jardim Pantanal.

Como uma primeira sugestão para equacionar esses problemas de inundação, propomos a construção de um canal paralelo ao Rio Tietê, em cota mais baixa e maior declividade que a atual, com tomadas d’água posicionadas em pontos estratégicos, de tal forma que se limite o nível de inundação do
Rio Tietê, criando-se assim condições para que os seus afluentes escoem as suas águas sem inundar as suas áreas ribeirinhas.

Agradecimentos:

O autor agradece ao Professor Júlio Cerqueira César Neto, pelo seu apoio incondicional à ideia, valiosas sugestões, esforço na sua divulgação e longas discussões, de forma totalmente abnegada; e ao Professor Kokei Uehara, por leitura crítica, apoio à ideia e valiosas sugestões que foram incorporadas no texto.

 Winston Hisasi Kanashiro

 Engenheiro civil, mestre e doutor em Engenharia Hidráulica
pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

Consultor de Engenharia: Estruturas Hidráulicas de Usinas Hidrelétricas,
Drenagem Urbana, Proteção de Margens de Rios, Modelação Física,
Modelação Matemática, Transitórios Hidráulicos de
Estações de Bombeamento e Usinas Hidrelétricas,
Estudos de Rompimento de Barragens,
Dimensionamento de Redes de Água e de Esgotos
E-mail: winston.kanashiro@gmail.com