Cenários de implementação de LID para mitigação de inundações no bairro São Sebastião, Lages/SC, utilizando PCSWMM

Leonardo Francisco Zatti; Felizardo Moraes Neto; Daniele Carolina Pereira; Felipe Perotoni Perdoná; Gabriel Gonçalves; Sabrina Antunes Vieira; Leonardo Josoé Biffi

doi:10.26848/rbgf.v19.02.p873-887

Authors

Leonardo Francisco Zatti Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0009-0005-1052-710X
Felizardo Moraes Neto Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0009-0006-7685-9964
Daniele Carolina Pereira Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0009-0006-1374-0915
Felipe Perotoni Perdoná Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0009-0009-7087-265X
Gabriel Gonçalves Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0009-0003-8987-3763
Sabrina Antunes Vieira Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0001-5564-4944
Leonardo Josoé Biffi Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0003-3334-4507

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v19.02.p873-887

Keywords:

Sustainable Drainage; Hydrological Modeling; Hydrodynamic Modeling; Extreme event.

Abstract

Floods are natural events that have always occurred but are intensified by human actions. In addition to surface runoff, other factors contributing to the increase in these natural phenomena include poorly designed drainage works, occupation of marginal areas, and unplanned urbanization. Thus, the present study aimed to simulate scenarios for the implementation of Low Impact Development (LID) in the São Sebastião neighborhood in Lages, SC. The extreme events series of 2017 was used as input data, generating a daily intensity of precipitation. Subsequently, the areas of roofs converted to green roofs were altered, assigning two scenarios with respective conversion percentages of 25% and 80%. The results obtained through the application of non-structural measures were considered satisfactory, with a reduction in surface runoff of 32.5% and 41.1%, on average, for the respective scenarios.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Leonardo Francisco Zatti, Universidade do Estado de Santa Catarina

Possui graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2024). Tem experiência na área de Engenharia Sanitária, com ênfase em Planejamento Integrado dos Recursos Hídricos. Mestrado em andamento na instituição de ensino Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) no curso de Ciências Ambientais com bolsa no Programa de Monitoria de Pós-Graduação - PROMOP.

Felizardo Moraes Neto, Universidade do Estado de Santa Catarina

Mestrando em Ciências Ambientais no UDESC. Possui graduação em Segurança No Trabalho pelo Centro Universitário Leonardo da Vinci(2023), graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade do Estado de Santa Catarina(2024), curso tecnico-profissionalizante em Técnico em Segurança do Trabalho pela SENAI/SC-Lages(2021) e curso tecnico-profissionalizante em Técnico em Agropecuaria pelo Colégio Agrícola de Uruguaiana Dr. Luiz Martins Bastos(2018). Tem experiência na área de Engenharia Sanitária, com ênfase em Recursos Hídricos.

Daniele Carolina Pereira, Universidade do Estado de Santa Catarina

Graduanda em Engenharia Ambiental e Sanitária na UDESC (2024 - presente)

Felipe Perotoni Perdoná, Universidade do Estado de Santa Catarina

Graduando em Engenharia Ambiental e Sanitária pela UDESC

Gabriel Gonçalves, Universidade do Estado de Santa Catarina

Graduando no curso de Engenharia Ambiental e Sanitária da UDESC

Sabrina Antunes Vieira, Universidade do Estado de Santa Catarina

Engenheira Ambiental formada na Universidade de Passo Fundo. Doutora e Mestre em Qualidade Ambiental pela Universidade Feevale. Atualmente é Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Ambiental e Sanitária da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), no Centro de Ciências Agroveterinárias (CAV), atuando na área de gestão de desastres, drenagem urbana, hidrologia, gestão de bacias hidrográficas e proteção e recuperação ambiental. Tem experiência na área de licenciamento ambiental além de pesquisa em desastres hidrológicos, drenagem urbana sustentável e mudanças climáticas.

Leonardo Josoé Biffi, Universidade do Estado de Santa Catarina

Possui graduação em Agronomia pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2003), especialização em Georreferenciamento de Imóveis Rurais pela UTP (2010), mestrado em Produção Vegetal pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2006) e doutorado em Ciências Geodésicas pela Universidade Federal do Paraná (2021). É professor adjunto da Universidade do Estado de Santa Catarina do Departamento de Engenharia Ambiental e Sanitária (CAV/UDESC) e professor permanente do Curso de Mestrado de Ciências Ambientais (CAV/UDESC). Coordenador do Laboratório de Geocomputação - LABGEO (CAV/UDESC). Tem experiência na área de Aquisição de Dados Espaciais, atuando principalmente nos seguintes temas: Topografia, Geomática, SIG e agricultura de precisão.

References

Araújo, P. R.,Tucci, C. E. M., Goldenfum, J. A., 2000. Análise da Eficiência dos Pavimentos Permeáveis na Redução de Escoamento Superficial. In: Tucci, C. E. M., Marques, D. M. (Org.). Avaliação e Controle da Drenagem Urbana. Porto Alegre: Editora UFRGS.

Araújo, P. V. N.; Amaro, V. E.; Silva, R. M.; Lopes, A. B., 2019. Delimitação de áreas de inundação com base em um DEM calibrado e geoprocessamento: estudo de caso no rio Uruguai, Itaqui, sul do Brasil. Riscos naturais e ciências do sistema terrestre, v 19, 237 – 250.

Baldessar, S. M. N., 2012. Telhado verde e sua contribuição na redução da vazão da água pluvial escoada. Dissertação (Mestrado em Engenharia da Construção Civil) - Universidade Federal do Paraná, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil, Curitiba, 124 f.

Becker, N.; Pinheiro, I. G., 2019. Potencialidade dos pavimentos permeáveis na melhoria da qualidade da água do escoamento superficial: uma revisão. urbe. Revista Brasileira de Gestão Urbana, v. 11. DOI: https://doi.org/10.1590/2175-3369.011.002.ao07

Carter, T.; Butler, C., 2008. Ecological Impacts of Replacing Traditional Roofs With Green Roofs in Two Urban Areas. Cities and the Environment, v. 1, n. 2. DOI: https://doi.org/10.15365/cate.1292008

Catuzzo, H., 2013. Telhado Verde: impacto positivo na temperatura e umidade do ar. O caso da cidade de São Paulo. 2013. 206 p. Tese (Doutorado) – Departamento de Geografia, Universidade de São Paulo, São Paulo.

Das Neves, M. G. F. P.; Tucci, C. E. M., 2012. Gestão da drenagem urbana. Distrito Federal: IPEA,.

Dunnett N. P.; Kingsbury, N., 2004. Planting Green Roofs and Living Walls. Portland (OR): Timber Press.

Eckart, K.; Mcphee, Z.; Bolisetti, T., 2017. Desempenho e e implementação do desenvolvimento de baixo impacto. Ciência do meio ambienta total, v. 607-608, p 413-432. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.06.254

Essamlali, I.; Nhaila, H.; Khaili, M. E., 2024. A new architecture of Low Impact Development (LID)-based stormwater management system through Internet of Things (IoT) and Machine Learning integration. Chemical and Enviromental Engineering, v. 10. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024.100942

Filho, J. E. A.; Barcelos, I. B. C.; Melo, N. A.; Caixeta, A. C. M., 2016. Eficiência hidrológica de telhados verdes para a escala de loteamentos residenciais. Sociedade & Natureza, v. 28, n. 2, p. 257–272. DOI: https://doi.org/10.1590/1982-451320160206

Fletcher, T. D. et al., 2015. SUDS, LID, BMPs, WSUD and more – The evolution and application of terminology surrounding urban drainage. Urban Water Journal, v. 12, n. 7, p. 525–542. DOI: https://doi.org/10.1080/1573062X.2014.916314

Gilbert, J.K.; Clausen,J.C., 2006. Storm Water runoff quality and quantitity from asphalt, paver, and crushed atone driveways in Connecticut. Water Research, v. 40, p. 826- 832. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2005.12.006

Hamouz, V.; Møller-Pedersen, P.; Muthanna, T. M., 2020. Modelling runoff reduction through implementation of green and grey roofs in urban catchments using PCSWMM, Urban Water Journal, v. 17, n. 9, p. 813-826. DOI: https://doi.org/10.1080/1573062X.2020.1828500

Herrmann, M. L. P.; Kobiyama, M.; Marcelino, E. V., 2014. Inundação gradual. In: Herrmann (Org.). Atlas de Desastres Naturais do Estado de Santa Catarina: período de 1980 a 2010. 2. ed. Florianópolis, SC: IHGSC/Cadernos Geográficos, 219 p.

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, 2023. Área territorial brasileira com data de referência de 2022. Rio de Janeiro.

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, 2023. Estimativas da população residente com data de referência de 2022. Rio de Janeiro.

Johnston, C.; Mccreary, K.; Nelms C., 2004. Vancouver public library green roof monitoring project. Greening Rooftops for Sustainable Communities Conference, v. 2, Portland, pp. 391-403.

Jutel Dos Santos, V.; Neto, S.L.R., 2024. Abordagem baseada em volumes para análise de alagamentos e inundações em bacia hidrográfica urbana. Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais) - Universidade do Estado de Santa,Catarina, Centro de Ciências Agroveterinárias, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais. 100 p.

Kolb, W., 2004. Good reasons for roof planting - Green roofs and rainwater. In: Conference on Urban Horticulture, Acta Horticulturae, n. 643, pp. 295-300. Disponível em: DOI: https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2004.643.38

<http://wwwlib.teiep.gr/images/stories/acta/Acta%20643/643_38.pdf>. Acesso em: out. 2023.

Kuruppu, U.; Rahman, A.R; Rahman, M. A., 2019. Permeable pavement as a stormwater best management practice: a review and discussion. Environmental Earth Sciences, v. 78, n. 10, p. 1-20. https://doi.org/10.1007/s12665-019-8312-2. DOI: https://doi.org/10.1007/s12665-019-8312-2

Lages. Portal Transparência Municipal. 2020. Disponível em: . Acesso em: out. 2023.

Lapa, C. H. A.; Campos, C. G. C.; De Quadro, M. F. L.; Rufato, D. P., 2024. Precipitation patterns and their variability in the southern region of Brazil. Revista Brasileira de Geografia Física, [S. l.], v. 17, n. 3, p. 1521–1542. doi: 10.26848/rbgf.v17.3.p1521-1542. DOI: https://doi.org/10.26848/rbgf.v17.3.p1521-1542

Lemos, M. R.; Becegato, V. A., 2020. Vulnerabilidade socioambiental das ocupações na bacia hidrográfica do rio Ponte Grande, no município de Lages-SC: uma análise ambiental e jurídica. Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais) - Universidade do Estado de Santa,Catarina, Centro de Ciências Agroveterinárias, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, 84 p.

Magro, R. B., 2021. Aplicação de rede neurais artificiais para previsão de inundação em uma área urbana. Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais) - Universidade do Estado de Santa,Catarina, Centro de Ciências Agroveterinárias, Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, 134 p.

Maus, V.W; Righes, A.A; Buriol, G.A., 2007. Pavimentos Permeáveis e escoamento superficial das águas em áreas urbanas. I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste.

Mora-Melià, D.; López-Aburto, C. S.; Ballesteros-Pérez, P.; Muñozvelasco, P., 2018. Viability of Green Roofs as a Flood Mitigation Element in the Central Region of Chile. Sustainability, v. 10. https://doi.org/10.3390/su10041130 DOI: https://doi.org/10.3390/su10041130

Moran, A.; Hunt, B.; Jennings, G. A., 2004. North Carolina field study to evaluate greenroof quantity, runoff quality, and plant growth, Greening Rooftops for Sustainable Communities Conference, v. 2, Portland, pp. 446-460.

Neto, S.L.R.; Ricardo, G.S.; Mendes, C.F.; Cunha, M.B., 2015. Modelagem hidráulica dos eventos de inundações em Lages (SC). In: VI Congresso Brasileiro de Gestão Ambiental, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre, p. 1 – 7.

Neto, S. L. R., 2019. Hidrolages, Meta 2 - Estudo Hidrológico: Volumes e Tempos de Recorrência. UDESC/CAV: Lages.

Ouldboukhitine, S. E.; Belarbi, R.; Djedjig, R., 2012. Characterization of green roof components: Measurements of thermal and hydrological properties. Building and Environment, v. 56, p. 78–85. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2012.02.024

Paithankar, D. N., Taji, S. G., 2020. Investigating the hydrological performance of green roofs using storm water management model. Materials Today: Proceedings, v. 32, p. 943- 950,.https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.085. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.085

Palla, A. et al., 2008. Modelling storm water control operated by green roofs at the urban catchment scale. In: International Conference on Urban Drainage, 21, Edinburgh, Scotland, UK, pp. 1-10. Disponível em: < http://web.sbe.hw.ac.uk/staffprofiles/bdgsa/11th_International_Conference_on_Urban_Drainage_CD/ICUD08/pdfs/245.pdf >. Acesso em: out. 2023.

Peng, Z., Jiang, C., Zhang, K., & Zhao, Y., 2022. Hydrological performance of green roofs under variable rainfall patterns. Journal of Hydrology, 612, 128207.

Pinto, V. C., 2007. Ocupação Irregular do Solo e Infra-estrutura Urbana: o Caso da Energia Elétrica. In: Ministério Público do Estado de São Paulo. Temas de Direito Urbanístico 5. São Paulo: Imprensa Oficial, p. 1-24.

Rossman, L.A., 2010. Manual do Usuário – EPA SWMM 5.0 Modelo de Gestão de Drenagem Urbana. PROCEL Sanear. Tradução do Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento - Universidade Federal da Paraíba, UFPB, BRASIL.

Santos, S. et al., 2009. Determinação da Utilidade do Uso de Telhado Verde no Agreste Pernambucano. In: Encontro Nacional, 5.; Encontro Latino-Americano sobre Edificações e Comunidades Sustentáveis, 3. Recife, 10 p.

Silva, R. F.; Oliveira, P. P., 2024. Eficiência de telhados verdes nos centros urbanos: uma abordagem analítica. Revista Multidisciplinar do Nordeste Mineiro, [S. l.], v. 6, n. 1. doi: 10.61164/rmnm.v6i1.2516. DOI: https://doi.org/10.61164/rmnm.v6i1.2516

Simmons, M. T. et al., 2008. Green roofs are not created equal: the hydrologic and thermal performance of six diverse extensive green roofs and reflective and non-reflective roofs in a subtropical climate. Urban Ecosystems, v. 11, p. 339–348. DOI: https://doi.org/10.1007/s11252-008-0069-4

Sousa, M. C. B.; Pedrosa, R. A.; Iwata, B. F.; Chaves, S. V. V., 2021. Uso de telhados verdes para controle de águas pluviais urbanas em Teresina-Piauí. Revista de Geografia, v. 38, n. 2. DOI: https://doi.org/10.51359/2238-6211.2021.246116

Suresh, A.; Pekkat, S.; Subbiah, S., 2023. Quantifying the efficacy of Low Impact Developments (LIDs) for flood reduction in micro-urban watersheds incorporating climate change. Sustainable Cities and Society, v. 95. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scs.2023.104601

Surwase, T.; Srinivasarao, G.; Manjusree, P.; Begum, A.; Nagamani, P.V.; Jaisankar, G., 2019. Flood inundation simulation of Mahanadi River, Odisha during September 2008 by using HEC-RAS 2D model. In: Proceedings of International Conference on Remote Sensing for Disaster Management. Springer, Cham, p. 851-863. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77276-9_77 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-77276-9_77

Teixeira, G.S.; Rodrigues, R.S.S.; Crispim, D.L.; Fernandes, L.L.; Bittencourt, G.M., 2020. Metodologias para Caracterização e Avaliação de Sistemas de Drenagem Urbana: uma revisão. Pesquisa, Sociedade e Desenvolvimento, v. 9, n. 4. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i4.3063. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v9i4.3063

Tolderlund, L., 2010. Design Guidelines and Maintenance Manual for Green Roofs in the Semi-Arid and Arid West. Denver/US: University of Colorado Denver, 59 p.

Ullah, K.; Zhang, J., 2020. GIS-based flood hazard mapping using relative frequency ratio method: A case study of Panjkora River Basin, eastern Hindu Kush, Pakistan. Plos one, v. 15, n. 3. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0229153. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0229153

Yao, L., Wu, Z., Wang, Y., Sun, S., Wei, W., Xu, Y., 2020. Does the spatial location of green roofs affect runoff mitigation in small urbanized catchments? J. Environ. Manage, v. 268, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110707 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110707