A imagem mostra um corte de jardim de chuva

Jardim de chuva: projeto com guia técnica

A gestão de águas pluviais nas nossas cidades: projeto de jardim de chuva com 3 exemplos práticos a serem baixados gratuitamente

As mudanças climáticas globais se tornam cada vez mais evidentes, e já produzem efeitos bem visíveis no mundo. A Terra está aquecendo, as chuvas extremas estão mais e mais frequentes e o nível do mar está subindo, aumentando o risco de ondas de calor, inundações ou outras catástrofes climáticas com impacto destrutivo em nosso ecossistema.

Oportunidades e estratégias para gerenciar esses riscos de forma eficaz existem ou podem ser desenvolvidas à escala local ou internacional, envolvendo novas tecnologias sustentáveis.

Nosso aprofundamento vai apresentar algumas soluções possíveis: um projeto simplificado de jardim de chuva, assim como um projeto mais complexo (jardim com biorretenção). Também vão ser disponibilizados três exemplos práticos para baixar gratuitamente.

A imagem mostra a corte de um jardim de chuva

Panorâmica de um jardim de chuva complexo

O que é um jardim de chuva?

Jardim de chuva é uma depressão do terreno (natural ou artificial) que, em caso de chuva forte, consegue recolher fluxos de água superficial de telhados, calçadas e outras superfícies urbanas impermeáveis ou semipermeáveis. Essa depressão, assim como os estratos abaixo da superfície, permite descarga parcial ou total de água dentro de uma rede de drenagem subterrânea.

O termo jardim de chuva, porém, também pode significar uma tipologia de projeto que apresenta um estrato “biológico”, útil para filtrar substâncias poluentes, pesticidas e fertilizantes levados pelo escoamento das águas, antes deles entrarem nos esgotos. Os projetos de jardins de chuva mais complexos são frequentemente chamados de “biorretenção“: lagos, áreas, pátios e assim por diante.

O escoamento das águas pluviais é muito mais evidente nas áreas urbanas do que nas naturais, pois os materiais semipermeáveis e o modelo rodoviário canalizam a água e reduzem ao mínimo as infiltrações. A expansão urbana retira áreas ao ambiente natural, tornando o ciclo hídrico local menos eficaz. Fica claro que a urbanização tem velocidade muito maior do que a adaptação do ambiente natural; além disso, as mudanças climáticas são mais rápidas do que a adaptação do sistema de esgoto.

O escoamento das águas ‘limpa’ as superfícies urbanas, levando enormes quantidades de detritos: o fenômeno também é chamado de “poluição por fontes não pontuais”. Estimativas afirmam que até 70% da poluição de rios e lagos provem da chuva que “lava” as áreas urbanas.

Precipitação e gestão de águas pluviais

A gestão de águas pluviais prevê o controle do escoamento de águas pluviais por meio de uma série de ações que reduzam seus riscos.

A primeira etapa necessária para gerenciar águas pluviais é compreender como a água interage com o sistema de interesse. As chuvas são frequentemente caracterizadas por um breve pico inicial com elevado volume de água. Caso o volume de água ultrapasse a capacidade do sistema de esgoto, tem risco de inundações, que também podem ser causadas por manutenção inadequada. Isso pode gerar obstrução (ou seja, bloqueios do fluxo de água por causa dos detritos) e, consequentemente, sistema de transporte da água ineficaz.

Uma abordagem eficaz ao gerenciamento de águas pluviais precisa considerar uma análise hidrográfica completa. Por exemplo, é essencial prever com antecedência os volumes envolvidos em eventos chuvosos.

As áreas urbanas são caracterizadas por estruturas, prédios, estradas e superfícies genéricas que limitam a quantidade de água escoada e filtrada do solo, causando um aumento significativo no volume de água superficial. Além disso, em superfícies como estradas o fluxo aumenta rapidamente a velocidade e o potencial de devastação.

A imagem mostra as percentagens de infiltração nas diferentes superficies

Diferente percentagem de infiltração e escoamento entre superfícies urbanas e naturais

Como a rede de drenagem urbana consegue abordar as mudanças climáticas

Conforme mostrado durante a “11ª Conferência Internacional Urban Drainage Modelling“, a crise climática pode desempenhar um papel substancial nas mudanças no modelo de precipitação: já foi previsto um aumento no número e na intensidade de “chuvas extremas no verão”. Portanto, é necessária uma avaliação de riscos, em particular por seus efeitos nos sistemas de água potável e de águas residuais.

Em muitas áreas do mundo, o cálculo da engenharia de drenagem até agora se baseou no pressuposto de que as estatísticas de chuvas permanecerão as mesmas no futuro, mantendo as mesmas tendências do passado e do presente. Para avaliar adequadamente as mudanças climáticas, os dados de precipitação devem ser multiplicados por um fator que inclua um aumento esperado na intensidade das chuvas.

Com base nessas premissas, um novo plano pode ser desenvolvido, levando em consideração:

  • o projeto de novos sistemas de esgoto;
  • a manutenção, a atualização e a adaptação dos sistemas existentes.

Os jardins de chuva se encaixam perfeitamente na segunda, mais econômica, categoria de obras.

A imagem mostra uma aluviao como consequencia possivel de um gerenciamento errado

Possíveis consequências da gestão errada de águas pluviais

Projeto de jardim de chuva: duas soluções possíveis

Para amenizar esses problemas, já foram propostas várias soluções. Em nosso aprofundamento, vamos gerar um projeto totalmente funcional baseado em duas opções. É preciso ter em conta que cada possível solução deve ser adaptada às condições locais, considerando fatores climáticos, normas locais, disponibilidade de materiais e assim por diante.

Neste exemplo, vamos supor que todas as investigações anteriores já foram conduzidas e consideradas nos estágios iniciais do projeto.

A imagem mostra um pequeno jardim de chuva urbano

Um exemplo de projeto simplificado de jardim de chuva

Projeto simplificado de jardim de chuva

Um jardim de chuva, na sua tipologia mais simples, é um sistema projetado para capturar a água de escoamento, redirecionando o fluxo da superfície para o subsolo, gerando algumas reações que tratem e purifiquem a água.

A simplicidade do design faz com que ele seja aplicável em qualquer lugar, mesmo em espaços privados e para capturar quantidades muito pequenas de água. Por exemplo, ele pode ser encontrado nos pátios, na direção da saída do fluxo (veja fotos abaixo).

A imagem mostra planta com vista aerea do jardim de chuva

Projeto de jardim de chuva – planta

Como dá para ver, a água da chuva que sai do sistema do telhado, depois de coletada, é transportada para o caminho de pedras e para o jardim de chuva.

Para definir um critério para o dimensionamento de um pequeno jardim de chuva, precisamos de algumas informações básicas, fáceis a serem coletadas:

  • área de drenagem do telhado;
  • número das calhas;
  • declividade do terreno;
  • tipo de solo;
  • quantidade de chuva.

Neste exemplo, supomos ter um telhado de 200 mq com 4 calhas; assim, cada calha tem superfície de 50 mq.

A imagem mostra uma corte de projeto com medicoes

Projeto de jardim de chuva – corte

Levando em conta as seguintes linhas guia:

  • com declividade igual ou menor do que 4%, o tanque mediria em cerca de 10 centímetros;
  • com declividade entre 5% e 7%, o tanque mediria em cerca de 15 centímetros;
  • com declividade entre 8% e 12%, o tanque mediria em cerca de 20 centímetros;
  • em caso de declividade maior, essa tipologia de jardim de chuva vira complicada demais.

Suponhamos declividade de 6% e tanque com 15 centímetros de profundidade. A qualidade do solo determinará a velocidade de absorção da água: um solo arenoso drenará a água mais rapidamente do que um solo siltoso, e um solo argiloso drenará a água muito lentamente em comparação com os dois.

Em nosso exemplo, vamos levar em conta um terreno siltoso. Em relação à quantidade de água, suponhamos uma média de 5 centímetros de chuva por evento.

Apresentamos aqui a fórmula:

extensão do jardim de chuva = superfície do telhado x quantidade de chuva / profundidade do jardim

50 m² * 0,05 m = volume de água = 2,5 m³
2,5 m³ / 0,15 = extensão do jardim de chuva = 16.7 m²

Com base nessas informações, nosso jardim de chuva vai medir pelos menos 16.7 m².

Nosso projeto BIM de jardim de chuva está disponível para baixar de forma gratuita no final deste artigo. Dentro do arquivo, você também vai encontrar a tabela dos volumes para cálculos de terraplenagens. A imagem abaixo mostra um projeto de jardim de chuva em pequena escala e em contexto urbano. Caso falte espaço a ser utilizado, o sistema de armazenagem abaixo pode cumprir um papel útil.

A imagem mostra um projeto em contexto urbano

Solução simples para um jardim de chuva em áreas urbanas

Baixe gratuitamente os modelos 3D do projeto simplificado de jardim de chuva

Baixe o modelo BIM 3D (arquivo .edf) do projeto 1 de jardim de chuva em pequena escala
Baixe o modelo BIM 3D (arquivo .edf) do projeto 2 de jardim de chuva em pequena escala

  

Projeto de jardim de chuva complexo

Em um contexto urbanizado, a aplicação dessas ideias pode parecer difícil, por causa dos maiores volumes de água envolvidos, que também pedem maior superfície do tanque. É possível ultrapassar esse obstáculo simplesmente aumentando a capacidade de drenagem dos estratos abaixo do tanque.

O objetivo desse aprofundamento é fornecer uma guia com conselhos úteis sobre a realização de um projeto de jardim de chuva. Por isso, pretendemos pôr de parte os cálculos, assim como as normas de referência, por serem relativos a lugares específicos.

Contudo, digamos que a superfície do jardim de chuva cubra em cerca de 2% de uma área urbana acidentada: nesse caso, um tanque teria que ter profundidade de 10-30 cm, e condutividade hidráulica de 100-300 mm/ hora.

Analisamos algumas características do projeto.

cA imagem mostra uma corte de um jardim de chuva com medicoes

Projeto complexo de um jardim de chuva: corte com medições e estratigrafia vertical

Neste exemplo de jardim de chuva, começaremos projetando uma seção de escavação de 2,75 m x 1,40 m (excluindo os volumes ocupados por elementos estruturais), com um revestimento impermeável nos lados e no fundo.

É preciso coletar a água pluvial de escoamento que chega por um lado da estrada e, pelo lado oposto, da ciclovia e da calçada. O fluxo de água será canalizado para o jardim através dos orifícios de drenagem, que também representam os limites máximos que a água pode atingir, antes do sistema anti-transbordamento for ativado. Lembramos que tal sistema iria drenar a água sem tratamento nenhum.

Um componente adicional útil pode ser a construção de uma pequena vala de manutenção logo abaixo dos orifícios de drenagem. Esse pré-tratamento interceptará e manterá os sedimentos que poderiam obstruir o biofiltro, encurtando seu ciclo de vida e comprometendo o desempenho geral.

O primeiro plano que a água encontrará é a área do filtro. Aqui, a presença da vegetação se torna importante. Esse plano deve ser escolhido considerando as propriedades estruturais dos materiais e a condutividade hidráulica, geralmente entre 100 e 300 mm / hora. O principal objetivo é permitir a drenagem da água: portanto, é aconselhável que o plano contenha menos de 3% de silte e argila. A fim de remover esses componentes, todo material passa por lavagem.

Também é apropriado criar um substrato para suportar as raízes das plantas em expansão e promover um rico ambiente microbiológico. Considerando o sistema radicular da variedade de planta escolhida, a espessura dessa camada não deve ser maior do que 40 e 60 cm.

Logo abaixo da camada de biofiltro, também deve ser implementada uma chamada camada de transição. Essa área serve de filtro impedindo a migração vertical dos materiais que compõem o biofiltro na área de drenagem; deve ser composto de areia bem calibrada com menos de 2% de material particulado fino. Para aprimorar a drenagem, toda camada tem que ter condutividade hidráulica maior do que a imediatamente acima. A espessura mínima desta camada deve ser de 10 cm.

A camada na parte inferior da estratificação é o sistema de drenagem, composto por agregados finos (tamanho de cascalho de 2 até 7 mm). A principal função dessa área é coletar e transportar a água pluvial tratada e, finalmente, reter e armazenar uma reserva de água acessível à vegetação durante os períodos de seca. A espessura dessa área, temporariamente submersa, deve estar entre 45 e 50 cm, sendo necessário um mínimo de 30 cm.

Longos períodos sem eventos chuvosos terão um impacto negativo na vegetação: por esse motivo, é essencial estimar o período operacional da área submersa. Será suficiente considerar esta simples fórmula:

tempo de escoamento da água (dias) = porosidade do meio x profundidade da área submersa (mm) / taxa de evapotranspiração (mm / dia)

A condutividade hidráulica do sistema é maior do que a camada de transição acima; nesta área inclusive é possível instalar um tubo para a coleta, como parte do dreno em um plano mais alto. Esse seria uma componente adicional recomendável, pois permite realizar um tanque submerso que filtre e canalize a água excessiva.

A imagem mostra a vegetacao dentro de um jardim de chuva

Algumas reações físicas e químicas em volta da planta e suas raízes

Baixe o modelo 3D do projeto de um jardim de chuva complexo

Baixe o modelo BIM 3D (arquivo .edf) do projeto de jardim de chuva complexo

Projeto de um jardim de chuva: vegetação

Como já foi dito, as plantas servem um papel fundamental nos sistemas de biorretenção.

É difícil definir uma única variedade de vegetação a ser plantada por todas as condições climáticas: por isso, nesse exemplo vamos realçar alguns princípios básicos a serem levados em conta ao escolher a vegetação.

A regra principal é plantar variedades e espécies de plantas locais. As plantas locais vivem nomeadamente em sintonia com o ambiente circundante: por isso, vão responder melhor às mudanças climáticas, aos parasitas e às ervas daninhas. Aliás, são mais resistentes. Outro fator fundamental a ser levado em conta são as características das raízes. Desempenho melhor é proporcional ao cumprimento das raízes, assim como à presença de raízes finas e à superfície de contato entre raízes e solo. Além disso, é bom utilizarmos alta densidade de plantação junta com alta diversidade de tipos e espécies de plantas. Plantas diferentes podem variar seu desempenho conforme as mudanças climáticas nas várias estações. A capacidade de absorver nutrientes, minerais e metais também muda entre as várias plantas.

Essas são apenas algumas das considerações mais importantes a serem feitas. Um estudo separado da vegetação é essencial para um melhor desempenho do sistema.

Apesar de termos apresentado só algumas tipologias de jardim de chuva, vale lembrar que muitas outras variáveis são possíveis, conforme sua própria forma, dimensão e complexidade. Por exemplo, na imagem abaixo é possível assistir um jardim pluvial em grande escala, ainda mais eficaz do modelo descrito anteriormente, e com funcionalidades também utilizadas no jardim complexo.

Confira abaixo o projeto completo a ser baixado.

A imagem mostra o projeto de um jardim de chuva complexo

Corte de um projeto de jardim de chuva complexo

Download
Aqui estão os links para baixar nossos arquivos de projeto, slides de apresentação e vídeo, assim como o software de projeto arquitetônico Edificius, utilizado para realizarmos nosso modelo BIM.

Baixe o modelo BIM 3D (arquivo .edf) do projeto 1 de jardim de chuva em pequena escala
Baixe o modelo BIM 3D (arquivo .edf) do projeto 2 de jardim de chuva em pequena escala
Baixe o modelo BIM 3D (arquivo .edf) do projeto de jardim de chuva complexo

Slides

Vídeo

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