dc.creator | Froemming, Gabriel Herbstrith | |
dc.date.accessioned | 2021-09-15T19:13:23Z | |
dc.date.available | 2021-09-15T19:13:23Z | |
dc.date.issued | 2019-09-23 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22233 | |
dc.description.abstract | Low Impact Development (LID) techniques focus on the implementation of decentralized
structures for stormwater control. However, the effects of its implementation on the basin
scale are still poorly understood. This work aimed to evaluate the potential of implementing
LID structures through a simulation-optimization approach, using the SWMM Model. Additionally, a multiobjective optimizer algorithm (NSGA-II) was used to find optimal implementation solutions. The area of study adopted is an urban basin of approximately 5 squared
quilometers, the Arroio Cancela basin, located in the municipality of Santa Maria-RS, Brazil.
The current and future occupation conditions were also analyzed, evaluating the watershed
runoff conditions. Pre-occupation, current and future occupation scenarios were evaluated,
in addition to proposing three types of LID: Green Roofs, Bioretention and Combination of
the two structures, considering implementation of 100 %, 50 % and 25 %. The algorithm
seek optimal solutions for LID implementation by distributing in the sub-basins to minimize
cost and peak flow (Qp) simultaneously. Comparing current and post-development scenarios, results found an increase by 6.7 % to 46.3 % for Qp and 14.2 % to 50.4 % for volume.
The largest increases were for lower intensity events, equalizing Qp at higher intensity
events, indicating an temporal increase of critical runoff events in the basin. In the simulation of the LIDs scenarios, the results showed an incremental increase with the percentage
of structures implementation in the basin, saving up to 45 % for lower intensity events, 29
% for TR 10 and 17 % for larger intensities. Comparing the implementation percentage,
the scenarios 100 %, 50 % and 25 % maximum and reduced Qp reduction values from 6
% to 45 %, 0 % to 32 % and 0 % to 26 %, respectively. Comparing the LID scenarios in
terms of cost-benefit ratio, Combinado showed the most efficiency, with Bioretention alone
showing the least efficient and lowest execution cost (up to R$23 million), while Green Roof
has the highest cost, up to R$ 160 Million. The combined scenario showed costs of up to
R$ 100 million. In the optimized solutions the combined scenario were considered the most
cost-effective. With regard to optimizing the distribution of LIDs in the basin, the most costeffective solutions implemented LID in the more upstream urbanized basins, so drainage
improvement efforts can prioritize these locations. LID scenarios can reduce performance
control performance. However, efficiciency is reduced with the increase of return time of the
events. An optimized potential and cost-benefit analysis allows the assessment of effectiveness of LIDs in solving urban drainage problems, as well as be evaluated in comparison
with traditional drainage solutions. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Drenagem urbana | por |
dc.subject | Desenvolvimento urbano de baixo impacto | por |
dc.subject | Modelagem hidrológica | por |
dc.subject | SWMM | por |
dc.subject | Otimização multi-objetivo | por |
dc.subject | Urban drainage | eng |
dc.subject | Low impact development | eng |
dc.subject | Hydrological modeling | eng |
dc.subject | Multi-objective optimization | eng |
dc.title | Potencial de aplicação e otimização de técnicas de desenvolvimento de baixo impacto na gestão de águas pluviais urbanas | por |
dc.title.alternative | Application potential and solution optimization of low impact development technics for stormwater management in a urbanized watershed | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | O conceito de Desenvolvimento de Baixo Impacto (da sigla em inglês LID) propõe a implementação de estruturas descentralizadas para o controle do escoamento pluvial. No
entanto, os efeitos de sua implementação em escala de bacia ainda são pouco conhecidos. Assim, este trabalho buscou avaliar o potencial de estruturas LID no controle do escoamento pluvial, por meio de uma abordagem simulação-otimização utilizando o modelo
SWMM e um algoritmo otimizador multiobjetivo (NSGA II). Como área de estudo adotouse uma bacia urbana de aproximadamente 5 quilômetros quadrados, a bacia do Arroio
Cancela, localizada no município de Santa Maria-RS, Brasil. Foram avaliados cenários
de pré-ocupação, ocupação atual e futura, além de propostos três tipos de cenários LID:
Telhados verdes, Biorretenções e Combinado, com diferentes níveis de implementação. O
algoritmo procurou soluções ótimas de implementação dos LIDs distribuindo-os nas subbacias visando a minimização de custo e de vazão de pico (Qp). Comparando os cenários
atual e pós-desenvolvimento, registrou-se aumentos de 6,7% a 46,3% de Qp e de 14,2%
a 50,4% no volume. Os maiores aumentos foram para eventos de menor intensidade, se
igualando em termos de Qp a eventos de maior intensidade, indicando um possível aumento na recorrência de eventos críticos de escoamento na bacia. Para os cenários LIDs,
os resultados apresentaram um aumento da eficiência incremental com o percentual de
implementação na bacia, com eficiência de até 45% para eventos de menor intensidade,
29 % para o TR 10 e 17% para os de maior intensidade. Comparando o percentual de
implementação, os cenários 100%, 50% e 25% apresentaram valores máximos e mínimos
de redução da Qp de 6% a 45%, 0% a 32% e 0% a 26%, respectivamente. Comparando
os cenários LIDs entre si em termos de custo-benefício, o Combinado mostrou melhor desempenho, sendo que a Biorretenção sozinha se mostrou a menos eficiente e de menor
custo de implementação (até R$23 milhões), enquanto que o Telhado Verde apresentou
maior custo. Com relação à otimização da distribuição dos LIDs na bacia, as soluções
de maior custo-benefício privilegiaram a implementação nas regiões de montante da bacia
e mais urbanizadas, indicando que os esforços de melhoria na drenagem podem priorizar
estes locais. Os cenários LID avaliados mostraram ter um bom desempenho no controle do
escoamento, porém com redução de eficiência para eventos de maior tempo de recorrência. Uma análise otimizada de potencial e custo-benefício permite avaliar a efetividade das
LIDs na solução de problemas de drenagem urbana, além de ser avaliada em comparação
com as soluções tradicionais de drenagem. | por |
dc.contributor.advisor1 | Tassi, Rutineia | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7584743367186364 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Giacomoni, Márcio Hofheinz | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2465232007529292 | por |
dc.contributor.referee1 | Bravo, Juan Martin | |
dc.contributor.referee2 | Gastaldini, Maria do Carmo Cauduro | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4221133781917836 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Civil | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |