Projeto de um jardim de chuva: guia técnico
A gestão das águas pluviais nas nossas cidades: aqui estão 3 exemplos práticos de projeto de um jardim de chuva para baixar gratuitamente
Como todos já sabemos, o forte impacto das atividades humanas e a poluição por elas gerada aceleraram consideravelmente nas últimas décadas o aquecimento global e a mudança climática.
Os efeitos de tudo isso são bem visíveis no mundo: basta pensar no aumento exponencial dos eventos pluviométricos extremos (inundações, incêndios, deslizamentos, chuvas ácidas, etc.).
Oportunidades e estratégias para gerenciar efetivamente esses riscos já existem e podem ser desenvolvidas/implementadas, em escala local ou internacional, graças também às novas tecnologias sustentáveis e ambientalmente compatíveis.
Vejamos, portanto, no foco desta semana, algumas aplicações práticas desses princípios: alguns exemplos de projeto de jardim de chuva (um projeto simplificado e um mais complexo/jardim bioretention) com três exemplos práticos para baixar gratuitamente realizados com um software para projetos arquitetônicos.
Panorâmica de um jardim de chuva complexo
Índice
O que é um jardim de chuva?
Em geral, um jardim de chuva refere-se a uma depressão ou cavidade (natural ou artificial) que coleta a água de escoamento, ou seja, a água que é coletada de telhados, ruas, calçadas e outras superfícies urbanas impermeáveis ou semipermeáveis. Essa depressão, e as camadas abaixo da superfície, permitem um descarte parcial ou total da água em um sistema de drenagem subterrânea (e muitas vezes também seu reaproveitamento para fins de irrigação).
Mas o termo jardim de chuva também se refere a um tipo de projeto com uma camada de “vida” que permite filtrar substâncias poluentes, pesticidas, fertilizantes, etc., trazidos pelo escoamento das águas, antes de entrar nos drenos: de fato, foi estimado que até 70% da poluição nos rios e lagos provém da chuva que “lava” as áreas urbanas.
É por isso que os projetos mais complexos de jardim de chuva são frequentemente chamados de “bioretention” (lagoas, áreas ao longo de estradas/ferrovias, jardins e assim por diante): espaços verdes que são utilizados para “limpar” a água de escoamento.
Gestão das águas pluviais e impacto ambiental
Um jardim de chuva permite o controle do escoamento das águas pluviais através de sistemas de engenharia natural que permitem um conjunto de ações destinadas a reduzir os riscos relacionados ao escoamento descontrolado das águas pluviais.
Um primeiro passo necessário na gestão das águas pluviais é compreender como a água interage com o território, com sua orografia, sua estratigrafia, a vegetação e as construções presentes.
É importante ter em mente que uma abordagem eficaz para a gestão das águas pluviais deve se basear em uma análise hidrológica aprofundada.
Por exemplo, é essencial prever antecipadamente os volumes envolvidos nos eventos de chuva. Um evento de chuva é frequentemente caracterizado por um breve pico inicial de um volume de água muito elevado. No caso de o volume de água superar a capacidade do sistema de esgoto, há o risco de inundações. Outra causa comum de inundação é a manutenção inadequada que pode criar uma obstrução (ou seja, bloqueios do fluxo de água devido a detritos) e, consequentemente, a ineficiência do sistema de transporte de água.
As áreas urbanas são caracterizadas por estruturas, edifícios, ruas e superfícies genéricas que limitam a quantidade de água drenada e filtrada pelo solo, resultando em um aumento significativo dos volumes de água superficial. Além disso, superfícies como as ruas se tornam um caminho preferencial onde o fluxo aumenta rapidamente a velocidade e o potencial de devastação.
Diferente percentagem de infiltração e escoamento entre superfícies urbanas e naturais
Resposta da drenagem urbana às mudanças climáticas
Como mostrado durante a “11ª Conferência Internacional de Modelagem de Drenagem Urbana”, a crise climática pode ter um papel substancial nas mudanças do padrão de precipitações. Por exemplo, foi previsto que haverá um aumento no número e na intensidade das “precipitações extremas de verão”.
Como resultado, uma nova avaliação de riscos deve ser feita, em particular, para seus efeitos no sistema de água potável e no de águas residuais.
Em muitas áreas do mundo, o cálculo de engenharia de drenagem tem se baseado até agora na suposição de que as estatísticas de chuvas permanecerão as mesmas no futuro, mantendo as mesmas tendências do passado e do presente.
Para considerar corretamente as mudanças climáticas, os dados sobre precipitações devem ser multiplicados por um fator que inclui um aumento previsto da intensidade da chuva. Com base nessas suposições, um novo plano pode ser desenvolvido levando em consideração:
- o projeto de novos sistemas de esgoto;
- a manutenção, atualização e adaptação dos sistemas existentes.
A solução jardim de chuva se encaixa perfeitamente nesta segunda (e mais econômica) categoria de trabalhos.
Possíveis consequências da gestão errada de águas pluviais
Projeto de um jardim de chuva: duas soluções diferentes
A fim de atenuar esses problemas, foram imaginadas diversas soluções: neste Focus realizaremos um projeto completamente funcional com duas opções.
É oportuno ter em mente que cada solução proposta deve ser readequada às condições locais, considerando fatores climáticos, normas locais, a disponibilidade de materiais e assim por diante. Para os objetivos que nos propusemos, neste exemplo, suporemos que todas as investigações preliminares já tenham sido realizadas e avaliadas nas fases iniciais do projeto.
Um exemplo de projeto simplificado de jardim de chuva
Projeto simplificado de um jardim de chuva
Um jardim de chuva em sua forma muito simples é um sistema projetado para capturar a água da drenagem, redirecionando o fluxo da superfície para o subsolo, ativando algumas reações que tratam e purificam a água.
A simplicidade do projeto o torna aplicável praticamente em qualquer lugar, até mesmo em espaços privados, para capturar quantidades muito pequenas de água. Por exemplo, pode ser encontrado nos jardins das casas exatamente na direção da saída do canal (veja as imagens abaixo).
Projeto de jardim de chuva – planta
Como é possível observar, a água da chuva que vem do sistema do telhado, após ser coletada, é canalizada através do caminho de seixos e, em seguida, para o jardim de chuva.
Para definir um critério de dimensionamento para um pequeno jardim de chuva, precisamos de algumas informações básicas, facilmente disponíveis:
- a área de drenagem do telhado;
- o número de calhas;
- a inclinação do terreno;
- o tipo de solo;
- a quantidade de chuva.
Neste exemplo, suponhamos que temos um telhado de 200 m2 com 4 calhas: portanto, cada calha serve uma superfície de 50 m².
Projeto de jardim de chuva – corte
Portanto, considere as seguintes diretrizes:
- para inclinações iguais ou inferiores a 4%, o lago deve ter cerca de 10 centímetros;
- para inclinações entre 5% e 7% o lago deve ter cerca de 15 centímetros;
- para inclinações entre 8% e 12% o lago deve ter cerca de 20 centímetros;
- para inclinações superiores torna-se muito complexo usar esse tipo de jardim de chuva.
Suponhamos que temos uma inclinação de 6% e um lago com profundidade de 15 centímetros.
A qualidade do solo determinará a velocidade com que a água é absorvida pelo subsolo: um solo arenoso drenará a água mais rapidamente do que um solo argiloso e um solo argiloso drenará a água muito lentamente em comparação com as outras duas categorias.
Neste caso, consideraremos um solo argiloso.
Quanto à quantidade de água, consideremos uma média de 5 centímetros de chuva por evento.
Dada a seguinte fórmula:
extensão do jardim de chuva = superfície do telhado x quantidade de chuva / profundidade do jardim
no nosso exemplo teremos:
50 m² * 0,05 m = volume de água = 2,5 m³
2,5 m³ / 0,15 m= extensão do jardim de chuva = 16,7 m²
Portanto, nosso jardim de chuva deverá ter pelo menos 16,7 m².
O correspondente projeto BIM do jardim de chuva está disponível, para download gratuito, ao final deste artigo. Dentro do arquivo também está a tabela de volumes para o cálculo das obras em terra.
A imagem abaixo mostra um exemplo de design de um jardim de chuva em pequena escala em um contexto mais urbanizado. Na falta de espaço disponível, esse sistema de coleta pode ser muito útil.
Baixe o modelo 3D (.edf file) de um projeto de jardim de chuva simplificado #1
Baixe o modelo 3D (.edf file) de um projeto de jardim de chuva simplificado #2
Solução simples para um jardim de chuva em áreas urbanas
Projeto avançado de um jardim de chuva
Em um contexto altamente urbanizado, pode parecer difícil aplicar esses conceitos, pois os maiores volumes de água envolvidos podem exigir também uma superfície maior do lago: esse obstáculo pode ser superado apenas aumentando a capacidade de drenagem das camadas subjacentes ao lago.
O objetivo deste aprofundamento é simplesmente fornecer um guia com dicas úteis sobre o design do jardim de chuva; por esse motivo, deixaremos de lado todos os aspectos de cálculo e as normas e regulamentos relacionados (devendo considerá-los a nível local).
No entanto, suponhamos que a superfície do jardim seja de cerca de 2% da área urbana impermeável, um lago deve ter profundidade de 10-30 cm e uma condutividade hidráulica de 100-300 mm / hora.
Vamos ver algumas características de design.
Projeto complexo de um jardim de chuva: corte com medições e estratigrafia vertical
In este 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 tanto nas laterais quanto no fundo.
Precisamos capturar a água da chuva que escoa da estrada de um lado e da ciclovia e da calçada do lado oposto.
O fluxo de água será direcionado para o jardim através dos orifícios de drenagem que também representam os limites mais altos que a água pode alcançar antes que o sistema de “transbordamento” comece a funcionar.
Lembramos que o “transbordamento” drenará a água sem qualquer tratamento.
Um componente adicional útil pode ser a construção de uma pequena trincheira de manutenção logo abaixo dos orifícios de drenagem. Este pré-tratamento interceptará e reterá os sedimentos que, de outra forma, poderiam obstruir o biofiltro, encurtando sua vida útil e comprometendo o desempenho geral.
O primeiro plano técnico que a água encontrará é a área de filtro. É aqui que a presença de vegetação se torna importante.
Este plano deve ser escolhido considerando as propriedades estruturais dos materiais e a condutividade hidráulica, geralmente entre 100 e 300 mm/hora.
O objetivo principal deve ser permitir o drenagem da água e, portanto, conter menos de 3% de lodo e argila (os materiais são processados por lavagem para remover argila e frações de lodo).
Claramente, é apropriado criar um substrato para suportar a expansão das raízes das plantas, e também para promover um rico ambiente microbiológico.
Considerando o sistema radicular da variedade de plantas escolhida, a espessura deste estrato não deve ser superior a 40 e 60 cm.
Logo abaixo da camada de biofiltro, deve ser implementada também uma camada de transição. Esta área atua como um filtro que impede a migração vertical dos materiais que compõem o biofiltro na área de drenagem; ela deve ser composta por areia bem calibrada com menos de 2% de partículas finas.
Para facilitar o drenagem, cada camada inferior deve ter maior condutividade hidráulica em relação à camada imediatamente superior. A espessura mínima desta camada deve ser de 10 cm.
A camada na base da estratificação é o sistema de drenagem, constituído por agregados finos (tamanho da brita de 2 a 7 mm). A função principal desta zona é coletar e transportar a água da chuva tratada e, finalmente, neste projeto em camadas específico, reter e armazenar uma reserva de água acessível à vegetação durante os períodos de seca.
A espessura desta zona (temporariamente) submersa deve estar entre 45 e 50 cm (é necessário um mínimo de 30 cm). Longos períodos sem eventos de chuva terão, obviamente, um impacto negativo na vegetação. Por esse motivo, é fundamental estimar o período operacional da zona submersa e pode-se considerar esta fórmula simples:
tempo de escoamento da água (dias) = porosidade do meio x profundidade da zona submersa (mm) / taxa de evapotranspiração (mm/dia)
A condutividade hidráulica do sistema aqui é superior à da zona de transição sobreposta: nesta zona também pode ser instalado um tubo de coleta como parte da captação elevada.
Um componente adicional fortemente recomendado neste sistema é o “drenagem elevada” que permite criar uma bacia submersa que filtra e direciona a água em excesso.
Baixe o modelo 3D (.edf file) de um projeto complexo de jardim de chuva
Seleção da vegetação para um jardim de chuva
Como mencionado, as plantas são elementos essenciais nos sistemas de bioretenção.
É difícil definir uma variedade de vegetação que pode ser plantada em todas as condições climáticas ao redor do mundo; por essa razão, neste exemplo, destacaremos alguns princípios básicos a serem considerados ao escolher a vegetação.
A regra principal: é necessário plantar variedades e espécies locais.
As plantas nativas estão fundamentalmente em sintonia com o ambiente; portanto, reagirão melhor às variações climáticas, aos ataques de pragas e à concorrência de ervas daninhas invasoras. Em poucas palavras, são mais resistentes.
Outro aspecto fundamental a ser considerado são as características das raízes. O melhor desempenho é estritamente proporcional ao comprimento das raízes, mas também à alta presença de raízes finas e uma superfície geral de contato entre raízes e solo.
Além disso, uma boa prática consiste em utilizar uma alta densidade de plantio combinada com uma elevada diversidade de espécies e tipos. Diferentes plantas podem variar em seu desempenho em relação à variação do tempo durante a mudança de estação. A capacidade de absorver nutrientes, minerais e metais também pode variar consideravelmente entre as diferentes plantas.
Estas são apenas algumas das considerações mais importantes a serem feitas. Um estudo separado e localizado da componente vegetal é essencial para um desempenho mais elevado do sistema.
Em conclusão, descrevemos um par de tipos de jardim de chuva; no entanto, existem muitas outras variantes possíveis em termos de forma, tamanho e complexidade.
Por exemplo, na imagem a seguir, é possível ver um jardim de chuva em larga escala que é ainda mais eficiente do que o primeiro modelo descrito anteriormente, com algumas funcionalidades utilizadas também no tipo de projeto complexo (o projeto completo pode ser baixado gratuitamente abaixo).
Corte de um projeto de jardim de chuva complexo
projeto-complexo-jardim-de-chuva-com-cobertura-de-geofrabo
Por fim, se você estiver interessado nesse tópico, recomendo que leia também os artigos a seguir:
Recursos e downloads para a concepção de um jardim de chuva
Nesta seção você encontra os links para baixar os arquivos dos projetos e os slides de apresentação.
Baixe o modelo 3D (.edf file) de um projeto de rain garden simplificado #1
Baixe o modelo 3D (.edf file) de um projeto de rain garden simplificado #2
Baixe o modelo 3D (.edf file) de um projeto complexo de rain garden
Slides sobre como projetar um rain garden
Vídeo
FAQ
O que é um jardim de chuva?
Um jardim de chuva é uma depressão natural ou artificial que coleta a água da chuva proveniente de telhados, ruas e outras superfícies urbanas. Serve para filtrar e escoar a água no solo ou em sistemas de drenagem subterrânea, reduzindo a poluição das águas e melhorando a gestão hídrica.
Qual é o papel do jardim de chuva na gestão das águas pluviais?
O jardim de chuva controla o escoamento das águas pluviais através de sistemas de engenharia natural, reduzindo o risco de alagamentos e filtrando substâncias poluentes antes que entrem nos sistemas hídricos naturais.
Quais são os benefícios ambientais de um jardim de chuva?
Os jardins de chuva melhoram a qualidade da água reduzindo a poluição do escoamento, ajudam a prevenir alagamentos, promovem a biodiversidade urbana e podem contribuir para a recarga dos aquíferos.
Quais são os elementos-chave de um jardim de chuva complexo?
Um jardim de chuva complexo inclui várias camadas de filtragem, um sistema de drenagem avançado, uma estratificação com materiais específicos para retenção de água e filtragem, e um sistema de transbordo para a gestão da água em excesso.
