Efeito de diferentes estratégias de discretização hidráulica e hidrológica na modelagem de bacias urbanas
Fecha
2022-07-05Primeiro membro da banca
Pinto, Leandro Conceição
Segundo membro da banca
Garcia, Joaquin Ignacio Bonnecarrere
Terceiro membro da banca
Bravo, Juan Martin
Quarto membro da banca
Vasconcelos Neto, José Goes
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
O projeto e a aplicação de sistemas do tipo Soluções Baseadas na Natureza (SBNs) no controle do escoamento
superficial comumente vem aliado a simulação hidráulico-hidrológica para definir as melhores estratégias,
potenciais efeitos e benefícios sobre a superfície. Uma vez que o ambiente urbano é marcado pela alta
heterogeneidade e os processos hidrológicos são marcados por uma forte não linearidade, é necessário entender
como a discretização espacial influencia no processo de modelagem buscando encontrar o equilíbrio entre o nível
de discretização e os esforços empreendidos, principalmente em regiões urbanas e periurbanas, onde essa
característica é ainda mais ressaltada. Uma ferramenta de destaque nessa tarefa é o SWMM (Storm Water
Management Model), modelo amplamente utilizado no mundo com apreciável êxito no processo de modelagem.
O SWMM resolve a componente hidráulica e hidrológica de uma bacia durante o processo de simulação, e mostrase adequado para a grande maioria das aplicações simulando adequadamente os processos de escoamento nos
sistemas. Porém, a partir de alguns estudos, observou-se que o modelo não representa bem as mudanças dinâmicas,
particularmente transições para condições de fluxo pressurizado, característico de eventos extremos, uma vez que
o modelo não usa discretização espacial dentro de condutos como forma de solução do sistema, podendo levar a
elevados valores de erro de continuidade, presença de picos ou oscilações numéricas. Da mesma maneira, a
discretização hidrológica também tem efeito sobre os sistemas, e parte do modelador adotar as soluções que
minimizem efeitos adversos da não discretização. O nível de discretização nas componentes hidrológica tem a
capacidade de impactar na representação das superfícies urbanas, e na avaliação do desempenho e projetos de
sistemas SBNs. Assim, nesta pesquisa avaliou-se o efeito de diferentes estratégias de discretizações hidráulicas e
hidrológicas na simulação de uma bacia tipicamente urbana e seu efeito sobre a aplicação de estruturas do tipo
SBNs. Com relação a componente hidráulica do modelo, foram implementados no SWMM diferentes estratégias
de discretização da rede hidráulica e avaliados seu efeito sobre a melhora nas simulações, erros de continuidade e
tempo computacional. Os resultados indicaram que a discretização tradicional (DTrad) não representou com
precisão os dados observados. Já a discretização artificial (ASD), mostrou significativa melhoria a partir da
representação dos condutos com comprimentos menores que 20m (NSE>0.7). Todavia, maiores tempos
computacionais foram necessários à medida que menores discretizações foram adotadas. A discretização ASD
também diminuiu de forma expressiva os erros de continuidade em comparação a DTrad. Em relação a componente
hidrológica, quatro níveis de detalhamento da superfície da área de estudo (1; 5; 12 e 21 bacias) foram
implementados no SWMM (com e sem SBNs) avaliando-se a sensibilidade do modelo em relação a dinâmica do
escoamento em termos de vazões máximas e a sensibilidade dos parâmetros sobre o escoamento. Os resultados
indicaram que maiores resoluções (12 e 21 sub-bacias) conduziram a maiores vazões de pico tanto para eventos
monitorados como de projeto para cenários com e sem SBN´s. À medida que o sistema de drenagem é representado
de forma mais detalhada, maiores vazões de pico de escoamento superficial foram encontradas. Em relação aos
parâmetros, destacou-se a maior influência das variáveis CN e largura da bacia, principalmente nas representações
menos refinadas (1 e 5 bacias), reforçando que discretizações menos detalhadas são muito mais suscetíveis a
incertezas em comparação às demais, podendo potencializar erros em eventuais avaliações dos efeitos e
dimensionamentos.
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