Modelação Dinâmica de Sistemas de Drenagem Urbana. Aplicação a um caso de estudo

A crescente expansão urbana e o incremento das exigências ambientais e financeiras promovem a implementação de abordagens sustentáveis para a gestão das infraestruturas sanitárias. Assim, o recurso a instrumentos de monitorização e à modelação matemática surge como o caminho para a racionalização do investimento e a otimização dos sistemas existentes. Neste contexto, a modelação dinâmica de sistemas de drenagem urbana assume relevância para o controlo e redução dos caudais em excesso e das descargas de poluentes nos meios recetores, resultantes de um incremento significativo de afluências pluviais indevidas, de problemas de sub-dimensionamento ou falta de operação e manutenção. O objetivo da presente dissertação consiste na modelação, calibração e diagnóstico do sistema intercetor de Lordelo utilizando o software Storm Water Management Model, através dos dados recolhidos a partir do projeto de Reabilitação dos intercetores de Lordelo, elaborado pela Noraqua. A modelação considera a avaliação das afluências de tempo seco e as afluências pluviais pelo software Sanitary Sewer Overflow Analysis and Planning Toolbox. Com efeito, a simulação dinâmica, permitiu um conhecimento mais detalhado do sistema, avaliando a capacidade hidráulica e localizando os pontos propícios a inundações. Assim, foi possível testar soluções de beneficiação do sistema, englobando a problemática das afluências pluviais indevidas calibradas. Apesar das dificuldades sentidas face à qualidade dos dados existentes, verificou-se que o SSOAP e o SWMM são ferramentas úteis na deteção, diagnóstico e redução dos caudais em excesso e que o procedimento utilizado pode ser aplicado a sistemas semelhantes, como forma de definir a melhor solução técnica e económica ao nível do planeamento, operação e reabilitação do sistema.

Definição Preliminar das Afluências Indevidas ao Subsistema de Gaia Litoral

O problema das afluências indevidas exerce um impacto considerável, não apenas sobre os sistemas de drenagem de águas residuais, mas também sobre o meio ambiente e as populações e infraestruturas presentes nas áreas de influência. Trata-se de um problema com consequências de dimensões técnica/estrutural, ambiental, social, económico-financeira e de saúde pública. Assim, a minimização das afluências indevidas deve constituir uma preocupação da gestão dos sistemas, visto que a mesma permite que a capacidade de transporte e tratamento instalada seja utilizada para as funções inicialmente planeadas (drenagem e tratamento das águas residuais domésticas) e inclui os benefícios de diminuir os custos associados, melhorar a eficiência dos serviços prestados e rentabilizar as infraestruturas existentes. Do ponto de vista económico, há a possibilidade de intervenção nos casos em que o custo de transporte e/ou tratamento do caudal associado às afluências indevidas é superior ao custo da sua eliminação. Neste sentido, um dos objetivos a atingir pela entidade gestora deverá ser o da redução gradual de afluências indevidas, numa perspetiva de custo-benefício. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho - a definição preliminar das afluências indevidas ao Subsistema de Gaia Litoral (incluindo a estimativa dos custos associados) - assume uma importância elevada no controlo e redução dos caudais em excesso, visto que a mesma é parte integrante do plano de minimização de afluências indevidas. No decorrer do trabalho, foram implementados os métodos mais adequados ao tipo e natureza da informação utilizada, de forma a cumprir os objetivos estabelecidos inicialmente. Os resultados obtidos permitiram formular uma definição das afluências indevidas assente em volumes em excesso e seus custos, parâmetros de avaliação e indicadores de desempenho.

Gestão de Afluências Indevidas em Redes de Águas Residuais Urbanas

As afluências indevidas resultantes direta ou indiretamente da precipitação são um dos principais fatores que provocam graves problemas de carácter ambiental, estrutural e económico, no âmbito de um bom funcionamento dos sistemas separativos de saneamento e tratamento de águas residuais urbanas. Ao longo dos anos, com a expansão do serviço de saneamento à população, tem sido reconhecido que os caudais excedentes às redes de drenagem de águas residuais e estações de tratamento são um problema grave e para isso estão a ser criados critérios cada vez mais exigentes no domínio da gestão e operação destes sistemas de saneamento. Para uma melhor compreensão sobre a incidência das afluências indevidas nos sistemas de saneamento e nas estações de tratamento de águas residuais, é necessário realizar estudos de quantificação e caracterização no sistema de esgotos. Com a necessidade de compreender a plenitude e natureza deste problema, tornou-se necessário desenvolver metodologias com o objetivo de melhorar a eficiência e eficácia hidráulica dos sistemas de drenagem e de tratamento. Este trabalho tem como objetivo a análise quantitativa das afluências indevidas, recorrendo a um caso de estudo de uma bacia de drenagem de águas residuais. Para adquirir mais conhecimento sobre o tema foi necessário recolher várias metodologias existentes de maneira a selecionar, estudar e aplicar o método mais vantajoso. Nesta dissertação, foram utilizados dados disponibilizados pela SIMRIA, no que respeita aos caudais de bombagem da estação elevatória a que afluiu a rede em estudo, e pela INDAQUA Feira, no que respeita aos dados de precipitação.

Afluências indevidas em sistemas de drenagem de águas residuais domésticas

As infiltrações com origem direta e indireta em eventos pluviométricos são os principais responsáveis por múltiplos problemas nos sistemas de drenagem, tais como, entrada da rede em carga, com possíveis extravasamentos para as ruas, falta de capacidade de tratamento nas devidas estações e aumento da poluição nos meios recetores. Deste modo, pretendeu-se efetuar a caraterização e o controlo das afluências indevidas no sistema de drenagem de águas residuais da vila de Lorvão, recorrendo à construção de um Sistema de Informação Geográfica onde se armazenou toda a informação cadastral recolhida. Desenvolveu-se, ainda, uma estratégia que permitiu aferir o desempenho deste sistema no que respeita aos caudais de infiltração, através da medição dos caudais afluentes à Estação de Tratamento de Águas Residuais, dos dados de distribuição de água, dos dados do reservatório abastecedor de água e da precipitação ocorrida.

Impacto da infiltração e afluência de águas pluviais na rede de saneamento

A existência de contribuições significativas de águas de infiltração e de águas pluviais nas redes de drenagem de águas residuais urbanas, motivaram a realização deste trabalho. Este estudo foi realizado no sistema de saneamento de Gondomar, utilizando os registos de caudais e qualidade das águas residuais em quatro estações de tratamento de águas residuais, durante quatro anos. O principal objectivo deste trabalho foi estimar as afluências de infiltração e precipitação ao sistema de saneamento e a identificação dos subsistemas críticos. Concluiu-se que a percentagem de volume excedente é cerca de 30% nos anos com maior ocorrência de precipitação. O propósito deste estudo foi também apresentar soluções para este problema, incluindo técnicas de inspecção e reparação dos elementos de drenagem, as quais foram definidas para os subsistemas identificados como críticos, Freixo e Rio Tinto. No Freixo mostrou-se importante a inspecção dos colectores, ramais e câmaras de visita, uma vez que o caudal afluente a este subsistema é muito superior ao esperado e a água residual apresenta-se diluída. Em Rio Tinto evidenciou-se como prioritária a detecção e eliminação de ligações abusivas, dado que são frequentes as ocorrências de exfiltração, com danos significativos. Para além das técnicas de detecção apresentadas considera-se que é necessário manter a monitorização de caudais e recipitação nos subsistemas, e se possível com registo contínuo ao longo do dia. Para a quantificação de precipitação é sugerida a utilização de três udómetros, de forma a permitir estabelecer com maior exactidão, a relação entre as contribuições pluviais e o caudal afluente. São apresentadas propostas, que incluem além de inspecções, ensaios e reparações, como um ponto de partida para a recolha de informação para actualização do adastro, com vista a uma futura aplicação da modelação matemática de previsão do comportamento destes subsistemas.

Reutilização das águas pluviais

No presente trabalho realizou-se um estudo, para verificar a possibilidade de utilização de um sistema de aproveitamento das águas pluviais, no campus do ISEL, a fim de analisar a viabilidade económica e melhorar a gestão do uso da água. As águas pluviais recolhidas e armazenadas serão utilizadas apenas nos sanitários e na rega dos espaços verdes, tomando todos os cuidados na construção de uma rede nova, dado que as águas não se podem misturar com as águas potáveis. No final do estudo, foi comprovado por meio de análise comparativa do valor da tarifa por metro cúbico de água fornecida pela entidade gestora da rede, com o custo da água pluvial recolhida e armazenada e custos com a nova rede, que, no actual contexto, a solução não é economicamente atractiva.

Redes de distribuição de água e de drenagem de águas residuais domésticas e pluviais numa unidade militar

O presente trabalho tem por objetivo a descrição de um estágio realizado na DIE - Direcção de Infra-Estruturas, do Exército Português, com a finalidade de elaborar o Trabalho Final de Mestrado (TFM) de Engenharia Civil na área de especialização de Hidráulica. O objetivo principal do estágio foi conceber, dimensionar e projetar redes de distribuição de água e redes de drenagem de águas residuais domésticas e pluviais em unidades militares. Para além do trabalho de engenharia propriamente dito, o estágio incluiu também os trabalhos de campo (reconhecimento dos locais e levantamentos topográficos) e os trabalhos complementares com vista à adjudicação para execução das obras (medições e preparação de documentação). Este trabalho insere-se no âmbito dos sistemas prediais de abastecimento de água e de drenagem de águas residuais, que são fundamentais para o conforto e bem-estar dos seus utilizadores, tanto em novas construções como em obras de remodelação ou recuperação de edifícios. No decorrer deste trabalho serão descritas as atividades principais e os conhecimentos mais relevantes durante o estágio, assim como todos os pormenores teóricos e práticos considerados de maior importância. A escolha deste tema com recurso a um estágio, para realizar o TFM, deveu-se ao facto de poder simultaneamente desenvolver competências, a nível deste tipo de projetos, e enriquecer a formação profissional através da partilha de conhecimentos na Secção de Projetos da Repartição Técnica de Engenharia (RTE), que elabora projetos para o exército Português há mais de oito décadas.

Aproveitamento de águas pluviais para rega

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Hidráulica

Águas pluviais em meio urbano contribuição de Lisboa para o seu uso sustentável

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Contribuição para a redução dos consumos de água da rede, através da utilização de águas pluviais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária

Avaliação do binómio água-energia de um sistema de aproveitamento de águas pluviais – estudo de caso do Campus do IST no Taguspark

O crescimento demográfico das próximas décadas terá lugar principalmente nas grandes cidades, o que levantará novos desafios para os sistemas de abastecimento de água. Adicionalmente, as alterações climáticas tenderão a acentuar a intensidade de cheias e secas, forçando as entidades gestoras a relocalizar as suas captações ou optar por técnicas alternativas de tratamento da água. Deste modo, assistir-se-á a uma intensificação dos consumos energéticos associados ao abastecimento de água, e o binómio água-energia assumirá crescente importância. O recurso a sistemas descentralizados e com menores consumos energéticos pode constituir uma alternativa, dentro dos quais se enquadra o aproveitamento de águas pluviais, que pode ajudar a promover a sustentabilidade do sector a nível local, mas também reduzir a factura energética do sistema e as respectivas emissões de gases de efeito de estufa (GEE). No âmbito desta dissertação, foi desenvolvida uma ferramenta, RaINvesT, para avaliar a viabilidade da instalação de um sistema de aproveitamento de águas pluviais (SAAP), considerando usos não potáveis. Esta ferramenta foi testada no edifício universitário do Campus do Instituto Superior Técnico (IST) no Taguspark, estimando-se não só a concepção do sistema, mas também a energia incorporada por metro cúbico de água abastecida, em kWh/m3, e a emissão de GEE. Esta ferramenta inclui ainda uma análise de custo-benefício da instalação e operação do SAAP. Os resultados evidenciaram uma dependência significativa da rede pública de abastecimento para suprir as necessidades de água. No entanto, a energia incorporada por metro cúbico de água abastecida pelo SAAP revelou ser muito inferior àquela incorporada na água da rede pública de abastecimento (0,013 e 0,791 kWh/m3, respectivamente), e consequentemente também as emissões de GEE. A análise de custo-benefício revelou um baixo custo de investimento inicial, em parte devido ao facto de se aproveitarem para este SAAP os reservatórios de combate a incêndio já existentes. Foi ainda apurado um período de retorno de 12 anos, na óptica do utilizador final, não consistindo este sistema um modelo de negócio viável por parte da entidade gestora dos serviços de abastecimento de água.

Contribuição para a diminuição do consumo de água potável - Caso de estudo de aproveitamento de águas pluviais no Município de Setúbal

A água é um recurso natural, indispensável para a existência de vida na Terra, que tem sido utilizado de forma exaustiva e pouco controlada nas actividades antropogénicas. Embora aparente ser um recurso renovável, a água doce tem sido utilizada a uma taxa superior à sua capacidade de reposição, originado problemas de escassez de água. Por este motivo, a água é cada vez mais valorizada em termos económicos, sociais e ambientais. Verifica-se que o desenvolvimento económico e o rápido crescimento demográfico, contribuíram para o aumento das necessidades de consumo de água. No entanto, o volume de água consumido não se restringe só às necessidades básicas indispensáveis, mas sim aos desperdícios e a consumos descontrolados. Desta forma, considera-se que uma melhor gestão dos recursos hídricos deverá evitar ao máximo os desperdícios, reciclar a água sempre que possível e procurar fontes alternativas de água. O aproveitamento de águas pluviais é um dos sistemas de fontes alternativas de água. Esta técnica consiste em recolher as águas pluviais, que caem naturalmente nas várias superfícies, direccionando-as para reservatórios de armazenamento, para posterior utilização. O principal objectivo desta dissertação foi avaliar a possibilidade de aproveitar águas pluviais, destinadas a utilizações que não necessitam de uma elevada qualidade da água, por forma a contribuir para a minimização do consumo de água potável, poupando assim o recurso água e o custo de produção de água potável. Para isso, efectuou-se um estudo de caso no município de Setúbal, avaliando a viabilidade de implementação de um sistema de aproveitamento de águas pluviais (SAAP) em quatro tipologias de edifícios diferentes. Do estudo realizado no município de Setúbal, concluiu-se que não seria viável a implementação de SAAP em edifícios de habitação, devido ao reduzido benefício obtido em função dos custos associados ao sistema. Pelo contrário, o projecto torna-se viável para a tipologia de edifício do quartel dos bombeiros sapadores, uma vez que dispõe de uma área de captação elevada.

Sistemas de aproveitamento de águas pluviais em habitações unifamiliares: funcionamento hidráulico de um sistema de drenagem sifónica

Rainwater harvesting systems allow the usage of properly collected, treated and supplied rainwater for domestic use in situations without good water quality requirement. To be sustainable, a rainwater harvesting system must be truly ecological, economically viable, socially fair and culturally diverse. The key element for this system is the first-flush device, which allows the deviation of the first rains which carry a significant load of pollutants and are not suitable even for non potable use. This article develops a theoretical and experimental study on a rainwater harvesting system for use in a single family dwelling. The main goal is to describe the hydraulic operation of syphonic drainage systems by the incorporation of a first-flush device in a laboratory installed rainwater harvesting system.

Gestão sustentável de águas pluviais em ambiente urbano

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Aplicação da metodologia TRIZ a um sistema de aproveitamento de águas pluviais de uma unidade hospitalar

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil