Análise de sensibilidade de redes de drenagem urbana a parâmetros hidrológicos utilizando modelagem hidrodinâmica e dimensionamento automatizado
Abstract
Os modelos hidrodinâmicos permitem uma melhor caracterização do escoamento nos sistemas pluviais urbanos, contemplando, inclusive, os efeitos de remanso. Dessa forma, quando utilizados no dimensionamento, produzem soluções mais eficientes e adequadas quando comparadas com aquelas obtidas do dimensionamento tradicional, como por exemplo, a partir da equação de Manning. No entanto, tornam o processo iterativo, uma vez que as alterações na rede se propagam tanto a montante como jusante fazendo com que cada alteração deva ser avaliada individualmente. Esse trabalho propõe o método automático de dimensionamento de rede de drenagem pluvial chamado ECO-SWMM. O método utiliza o modelo Storm Water Management Model (SWMM) para a simulação da rede de drenagem. A partir de uma rede inicial, o ECO-SWMM, de forma iterativa, utiliza as saídas do SWMM para dimensionar a rede de drenagem conforme um conjunto de regras pré-estabelecidas. Por outro lado, os projetistas, devido à escassez de informações das bacias brasileiras, sobretudo as urbanas, dimensionam as redes de macrodrenagem com variáveis de entradas cujos valores reais são incertos, comprometendo o próprio dimensionamento. Trabalhos anteriores como os de Allasia e Villanueva (2007) já avaliaram o impacto da incerteza, utilizando como variável de analise o custo da rede, facilitando o entendimento dos resultados por tomadores de decisão. No entanto, nenhum deles avaliou o impacto da incerteza numa rede dimensionada utilizando modelagem hidrodinâmica, pela complexidade do dimensionamento da mesma. Assim, este trabalho tem por objetivo avaliar os impactos oriundos das incertezas na estimativa dos parâmetros hidrológicos (coeficiente CN, área da bacia, tempo de concentração e da posição do pico de chuva) no dimensionamento de redes de drenagem empregando a modelagem hidrodinâmica. A metodologia consistiu em alterar cada parâmetro individualmente para simulação hidrológica no Modelo Hidrológico Ecotecnologias - MHE, gerando as entradas de vazões em cada nó da rede para simulação hidráulica no SWMM por meio do método automático proposto (ECO-SWMM), que por sua vez mostrou-se eficaz para o dimensionamento de redes que operam exclusivamente por gravidade e com grande potencial para o auxílio dos projetistas no dimensionamento da drenagem urbana. Por outro lado, os resultados da análise da incerteza apontaram resultados similares aos obtidos por Allasia e Villanueva (2007), no entanto, com valores ligeiramente menores, indicando a utilização de modelos hidrodinâmicos, mesmo em redes dimensionadas por gravidade, impacta positivamente na redução da incerteza. O parâmetro mais sensível foi o CN indicando que mudanças de 10% em seu valor, alteram aproximadamente 30% na vazão de pico e 15% os custos. A área e o tempo de concentração tiveram resultados similares, apresentando em torno de 10% de alteração para vazão de pico e 5% nos custos para mudanças típicas dos seus valores. Mudanças na posição do pico de chuva não alteraram significativamente as vazões e custo da rede.
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