Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-09-27T21:38:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Mariana Buarque Ribeiro de Gusmão.pdf: 1506707 bytes, checksum: 79b79674e43ad0e05df3aeacffb72703 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-10-01T22:12:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Mariana Buarque Ribeiro de Gusmão.pdf: 1506707 bytes, checksum: 79b79674e43ad0e05df3aeacffb72703 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-01T22:12:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Mariana Buarque Ribeiro de Gusmão.pdf: 1506707 bytes, checksum: 79b79674e43ad0e05df3aeacffb72703 (MD5) Previous issue date: 2016-11-29 / Durante o século XX a população urbana, sobretudo dos países em desenvolvimento, cresceu vertiginosamente, forçando as áreas urbanas a expandirem em um ritmo acelerado, o que impossibilitou um crescimento adequado e saudável dos meios urbanos. A consequência foi o desequilíbrio dos sistemas urbanos que, por sua vez, causaram o aumento na complexidade desses locais e a diminuição de sua resiliência. Diante dessa realidade, há décadas, no Brasil, as águas pluviais urbanas têm sido geridas segundo uma abordagem baseada nos conhecimentos da Hidráulica e da Hidrologia, que apesar de serem eficientes, não têm evitado a ocorrência de alagamentos. Dessa forma, essa investigação se apoia nos conceitos da Abordagem Sistêmica, da Sustentabilidade e da Drenagem Urbana como fundamentos teóricos para buscar atingir seu objetivo geral que foi o de congregar os atributos de uma gestão sistêmica e sustentável do Sistema de Drenagem e Manejo das Águas Pluviais Urbanas (SDMAPLU) através da elaboração de um conjunto de diretrizes para a gestão desse sistema, contribuindo assim para o equilíbrio dos meios urbanos através da redução dos alagamentos nos eventos de chuva intensa. A hipótese dessa Tese diz que se a gestão do SDMAPLU for realizada através do uso de diretrizes elaboradas segundo uma abordagem que valorize as inter-relações existentes entre os elementos deste sistema e que esteja preocupada em manter a capacidade do sistema de estar dinamicamente equilibrado ao longo do tempo, isso contribuirá para o equilíbrio dos subsistemas urbanos e consequentemente diminuirá a ocorrência de alagamentos, tornando as cidades mais resilientes aos eventos de chuva intensa e às mudanças climáticas, aumentando a qualidade de vida das populações urbanas. Durante o desenvolvimento da pesquisa, o método ZOPP (Planejamento de Projetos Orientado por Objetivos) foi utilizado para elaborar uma matriz com 43 problemas recorrentes no SDMAPLU, a qual relaciona os elementos do sistema e evidencia as relações existentes na dinâmica do sistema. A elaboração da matriz e a revisão da literatura viabilizaram a elaboração de 34 diretrizes para a gestão sistêmica do SDMAPLU. Para a validação das diretrizes foi aplicado um questionário, elaborado segundo o Método Delphi, para um grupo variado de profissionais de todo o Brasil especialistas nas áreas que constituem o escopo teórico dessa Tese. O questionário obteve a resposta de 27 especialistas. Nas respostas os participantes tiveram que registrar seu nível de concordância com cada uma das diretrizes através do uso de uma escala Likert de avaliação de cinco níveis. Após a aplicação do questionário, foi feito um tratamento estatístico das notas dadas para as perguntas, o que resultou na aceitação de 30 diretrizes. Também foi feita uma análise das respostas qualitativas do questionário, acarretando a alteração do texto de algumas das diretrizes no sentido de contemplar os argumentos e observações feitas pelos respondentes. / During the twentieth century the urban population, especially in developing countries, has skyrocketed, forcing urban areas to expand at an accelerated rate, which prevented a proper and healthy growth of urban areas. The consequence was imbalance in urban systems that, in turn, caused an increase in the complexity of these sites and the reduction of its resiliency. Facing this reality for decades in Brazil urban stormwater have been managed according to an approach based on Hydraulics and Hydrology knowledge, which despite being efficient, have not prevented the occurrence of flooding. Thus, this research is based on the concepts of the Systemic Approach, Sustainability and Urban Drainage to achieve its overall goal, which was to bring together the attributes of a systemic and sustainable management of the Urban Stormwater Management System (USWMS) by drawing up a set of guidelines for the management of the system, thus contributing to the balance of urban areas by reducing flooding in heavy rainfall events. The hypothesis of this Thesis says that if the USWMS works through the use of guidelines that follows an approach that values the existing interrelations between the elements of this system and is concerned with the maintenance of the capacity to be dynamically balanced over time, this will contribute to the balance of urban subsystems and consequently decrease the occurrence of flooding, making cities more resilient to intense rainfall events and climate change increasing the quality of life of urban populations. During the development of this research the ZOPP method was used to prepare a matrix with 43 USWMS recurring problems. This matrix connects the elements of the system and highlights the existent relations in system dynamics. The preparation of the matrix and the literature review enabled the development of 34 guidelines for the systemic management of the USWMS. For the guidelines validation a questionnaire prepared according to the Delphi method was used. It was applied to a group of expert professionals from all over Brazil in the fields that make up the theoretical scope of this thesis. The questionnaire obtained the 27 experts answers. In the answers the participants had to register their level of agreement with each of the guidelines by using a Likert rating scale of five levels. After the questionnaire was made a statistical analysis of the grades given to the questions, which resulted in the acceptance of 30 guidelines. There was also an analysis of the qualitative questionnaire responses, resulting in changing the text of some of the guidelines to consider the arguments and comments made by the participants.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iniciais.pdf: 371351 bytes, checksum: 472ce466492930efb99bf7d39356b637 (MD5) Previous issue date: 2009-08-29 / The development of the urban environment results in an expansion of impervious ground surfaces that greatly affects the hydrological cycle in the cities. The objective of this research is to evaluate infiltration structures for the control of excess drainage at the origin of runoff. These structures are constructed with the purpose of minimizing the impact of impervious surfaces to the urban environment. An experimental field was established consisting of several infiltration structures, such as small-diameter pilot wells and real scale wells. The real scale wells used perforated concrete pipe casing and brick lining. Falling-head infiltration tests were carried out during 15 months, encompassing the dry and rainy seasons. The infiltration tests were undertaken with initial conditions that correspond to the natural water content at the time of testing. Additional tests were undertaken with previously flooded conditions, reproducing several consecutive rainy days. The monitoring of pilot wells along with real scale wells allowed the evaluation of project parameters obtained from pilot wells. The values of average infiltration rate of different infiltration wells were compared and the performance of the several structures was compared. Laboratory test were carried out for the determination of the hydraulic parameters of the ground profile, including the saturated hydraulic conductivity the soil-water characteristic curve. A numerical model for the simulation of infiltration wells was implemented using the software FlexPDE. Special boundary conditions were developed that take into account the transient relationship between the varying hydraulic head at the well walls and the total volume infiltrated during a test. The numerical simulations contributed for a better understanding of the infiltration mechanism, the influence of the hydraulic conductivity to the infiltration rate, and the determination of the wetting front and pore-water pressures during infiltration. A design criterion for infiltration wells was proposed using daily compensation, considering the daily water balance during 25 years, and the precipitation historical series of the site. The proposed design criterion makes possible the selection of the group of infiltration structures that meet the project goals. The design criterion also allowed the evaluation of the theoretical performance of wells designed using two conventional criteria / A expansão do ambiente urbano causa o aumento das superfícies impermeabilizadas, alterando o ciclo hidrológico nas cidades. Esta pesquisa buscou avaliar estruturas de infiltração para o controle de fluxos superficiais na fonte, construídas com a finalidade de minimizar os impactos da impermeabilização nas cidades. Foi estabelecido um campo experimental composto por diversas estruturas de infiltração, incluindo poços piloto de pequeno diâmetro e poços em escala real. Os poços em escala real foram revestidos em tubo de concreto perfurado e em tijolo maciço assentado em crivo. Ensaios de infiltração com carga variável foram realizados durante 15 meses, abrangendo as estações seca e chuvosa. Os ensaios de infiltração foram realizados em condição inicial de umidade natural e em condição pré-inundada, procurando reproduzir vários dias consecutivos de chuva. O monitoramento dos poços piloto, juntamente com estruturas de infiltração em escala real, permitiu a avaliação dos parâmetros de projetos obtidos a partir dos poços piloto. Os valores de taxa de infiltração média foram comparados entre os diferentes elementos de infiltração e permitiram comparar o desempenho das estruturas. Foram realizados ensaios de laboratório para obtenção de parâmetros hidráulicos do perfil de solo do campo experimental. Dentre as propriedades avaliadas destacam-se a permeabilidade do solo saturado e a curva característica. Um modelo numérico foi implementado utilizando o programa FlexPDE. Foram desenvolvidas condições de fronteira especiais que consideram a dependência transiente entre a carga hidráulica nas paredes do poço e o volume total infiltrado durante o ensaio. A simulação numérica permitiu o melhor entendimento do mecanismo de infiltração, a influência da permeabilidade na taxa de infiltração e a determinação da frente de saturação e da distribuição de poro-pressão durante a infiltração. Foi proposto um critério de dimensionamento de poços de infiltração através da compensação diária, analisando todos os dias durante 25 anos e utilizando a série histórica de chuvas da região. Esse critério permite selecionar e dimensionar a estrutura ou um grupo de estruturas que melhor atenda ao projeto. O critério proposto permitiu também avaliar o desempenho teórico de sistemas dimensionados utilizando dois critérios convencionais

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-07-13T10:45:16Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Eufrosina Terezinha Leão Carvalho - 2008.pdf: 13164722 bytes, checksum: 0c1d7d328573ca1eeb1ecda67f236ff6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Rejected by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com), reason: on 2016-07-13T10:47:46Z (GMT) / Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-07-13T10:50:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Eufrosina Terezinha Leão Carvalho - 2008.pdf: 13164722 bytes, checksum: 0c1d7d328573ca1eeb1ecda67f236ff6 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-07-13T12:39:12Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Eufrosina Terezinha Leão Carvalho - 2008.pdf: 13164722 bytes, checksum: 0c1d7d328573ca1eeb1ecda67f236ff6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T12:39:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Eufrosina Terezinha Leão Carvalho - 2008.pdf: 13164722 bytes, checksum: 0c1d7d328573ca1eeb1ecda67f236ff6 (MD5) Previous issue date: 2008-08-29 / The development of the urban environment results in an expansion of impervious ground surfaces that greatly affects the hydrological cycle in the cities. The objective of this research is to evaluate infiltration structures for the control of excess drainage at the origin of runoff. These structures are constructed with the purpose of minimizing the impact of impervious surfaces to the urban environment. An experimental field was established consisting of several infiltration structures, such as small-diameter pilot wells and real scale wells. The real scale wells used perforated concrete pipe casing and brick lining. Falling-head infiltration tests were carried out during 15 months, encompassing the dry and rainy seasons. The infiltration tests were undertaken with initial conditions that correspond to the natural water content at the time of testing. Additional tests were undertaken with previously flooded conditions, reproducing several consecutive rainy days. The monitoring of pilot wells along with real scale wells allowed the evaluation of project parameters obtained from pilot wells. The values of average infiltration rate of different infiltration wells were compared and the performance of the several structures was compared. Laboratory test were carried out for the determination of the hydraulic parameters of the ground profile, including the saturated hydraulic conductivity the soil-water characteristic curve. A numerical model for the simulation of infiltration wells was implemented using the software FlexPDE. Special boundary conditions were developed that take into account the transient relationship between the varying hydraulic head at the well walls and the total volume infiltrated during a test. The numerical simulations contributed for a better understanding of the infiltration mechanism, the influence of the hydraulic conductivity to the infiltration rate, and the determination of the wetting front and pore-water pressures during infiltration. A design criterion for infiltration wells was proposed using daily compensation, considering the daily water balance during 25 years, and the precipitation historical series of the site. The proposed design criterion makes possible the selection of the group of infiltration structures that meet the project goals. The design criterion also allowed the evaluation of the theoretical performance of wells designed using two conventional criteria / A expansão do ambiente urbano causa o aumento das superfícies impermeabilizadas, alterando o ciclo hidrológico nas cidades. Esta pesquisa buscou avaliar estruturas de infiltração para o controle de fluxos superficiais na fonte, construídas com a finalidade de minimizar os impactos da impermeabilização nas cidades. Foi estabelecido um campo experimental composto por diversas estruturas de infiltração, incluindo poços piloto de pequeno diâmetro e poços em escala real. Os poços em escala real foram revestidos em tubo de concreto perfurado e em tijolo maciço assentado em crivo. Ensaios de infiltração com carga variável foram realizados durante 15 meses, abrangendo as estações seca e chuvosa. Os ensaios de infiltração foram realizados em condição inicial de umidade natural e em condição pré-inundada, procurando reproduzir vários dias consecutivos de chuva. O monitoramento dos poços piloto, juntamente com estruturas de infiltração em escala real, permitiu a avaliação dos parâmetros de projetos obtidos a partir dos poços piloto. Os valores de taxa de infiltração média foram comparados entre os diferentes elementos de infiltração e permitiram comparar o desempenho das estruturas. Foram realizados ensaios de laboratório para obtenção de parâmetros hidráulicos do perfil de solo do campo experimental. Dentre as propriedades avaliadas destacam-se a permeabilidade do solo saturado e a curva característica. Um modelo numérico foi implementado utilizando o programa FlexPDE. Foram desenvolvidas condições de fronteira especiais que consideram a dependência transiente entre a carga hidráulica nas paredes do poço e o volume total infiltrado durante o ensaio. A simulação numérica permitiu o melhor entendimento do mecanismo de infiltração, a influência da permeabilidade na taxa de infiltração e a determinação da frente de saturação e da distribuição de poro-pressão durante a infiltração. Foi proposto um critério de dimensionamento de poços de infiltração através da compensação diária, analisando todos os dias durante 25 anos e utilizando a série histórica de chuvas da região. Esse critério permite selecionar e dimensionar a estrutura ou um grupo de estruturas que melhor atenda ao projeto. O critério proposto permitiu também avaliar o desempenho teórico de sistemas dimensionados utilizando dois critérios convencionais

A infiltração das águas de chuva dentro dos lotes urbanos é uma possível forma de promover o controle descentralizado do escoamento superficial na origem, com vistas ao gerenciamento das águas pluviais urbanas e conseqüente atenuação das cheias. Neste trabalho, foram conduzidos ensaios de campo com trincheiras de infiltração, em dois solos distintos, um arenoso e outro argiloso, com o objetivo de avaliar quantitativamente o comportamento hidráulico das estruturas de infiltração em resposta a volumes de escoamento. As trincheiras foram alimentadas com volumes de água controlados, e o campo de umidade do experimento foi monitorado com sonda de nêutrons, durante o processo de redistribuição da água no solo. Foi realizada a modelagem matemática do fenômeno bidimensional de infiltração em torno de trincheiras de seção retangular, em resposta à entrada de águas pluviais provenientes de áreas impermeabilizadas contíguas. A comparação entre os resultados experimentais e simulados pela equação bidimensional de Richards indica uma pequena defasagem dos valores de volume infiltrado e umidade do solo nos processos de infiltração e drenagem interna simulados em relação aos observados. A capacidade de infiltração da trincheira mostrou-se maior nos dados observados, possivelmente devido à simplificação de distribuição unimodal dos diâmetros dos poros adotada na modelagem numérica, uma vez que, experimentalmente, observou-se multimodalidade nos dois solos estudados. A curva de van Genuchten é, juntamente com a equação de Richards, a base do modelo computacional, e divergências no seu ajuste em relação aos dados observados podem conduzir a pequenas divergências dos volumes infiltrados e perfis de umidade ao longo do processo de infiltração simulado, em relação ao observado. São apresentadas algumas considerações de dimensionamento sobre a implantação de trincheiras de infiltração em lotes residenciais, bem como discussões com respeito aos planos diretores urbanos. É apresentado um estudo simplificado, baseado no método racional, sobre a redução no hidrograma de cheia proporcionada pelo uso de trincheiras em uma micro bacia urbana, o qual revelou reduções da ordem de até 94% do deflúvio superficial direto gerado pelo lote. / Stormwater infiltration process at the scale of housing is a possible way to promote the decentralized runoff control in order to manage the urban water and to attenuate flood peaks. In this work, field essays with infiltration devices at two different soils, either sandy and clay-loam soils, are assessed in order to study the hydraulic behavior of infiltration trenches to attenuate incoming runoff volume inputs. The infiltration trench experiments set a controlled water supply for specific boundary conditions, and the experimental moisture field were monitored with neutron probe during the water redistribution process at soil core. Bi-dimensional (2D) mathematical modeling is depicted at specific boundary conditions with a rectangular-trench layout, thereby mimicking a potential situation of runoff incoming from adjacent impervious areas. The comparison between experimental and numerical results, simulated by two-dimensional Richards\' equation, shows a small lag-time difference of both infiltrated volumes and soil moisture contents during infiltration and drainage periods. The trench infiltration capacity of observed data appears to be greater than simulated results, possibly due to an overall simplification of a uni-modal, homogeneous pore diameter distribution adopted by the modeling scheme. Experimental retention curves outline indirect evidences of multi-modal, heterogeneous behavior of pore structure. Bon van Genutchen-type retention curve and Richards-momentum equations represent the baseline approach to the computational model of non-saturated soils. Some fitting discrepancies between observed and simulated results could lead to negligible different estimations of infiltrated volumes and moisture profiles. Finally, further discussions on project design and best management practices (BMPs) of infiltration trenches at housing scale as well discussions on urban master plan are outlined herewith. A simplified study, based on rational method, is presented on the reduction of incoming hydrograph with the use of infiltration trenches. Preliminary results perform volume reductions of approximately 94% from incoming runoff generated at housing lots.

A infiltração das águas de chuva dentro dos lotes urbanos é uma possível forma de promover o controle descentralizado do escoamento superficial na origem, com vistas ao gerenciamento das águas pluviais urbanas e conseqüente atenuação das cheias. Neste trabalho, foram conduzidos ensaios de campo com trincheiras de infiltração, em dois solos distintos, um arenoso e outro argiloso, com o objetivo de avaliar quantitativamente o comportamento hidráulico das estruturas de infiltração em resposta a volumes de escoamento. As trincheiras foram alimentadas com volumes de água controlados, e o campo de umidade do experimento foi monitorado com sonda de nêutrons, durante o processo de redistribuição da água no solo. Foi realizada a modelagem matemática do fenômeno bidimensional de infiltração em torno de trincheiras de seção retangular, em resposta à entrada de águas pluviais provenientes de áreas impermeabilizadas contíguas. A comparação entre os resultados experimentais e simulados pela equação bidimensional de Richards indica uma pequena defasagem dos valores de volume infiltrado e umidade do solo nos processos de infiltração e drenagem interna simulados em relação aos observados. A capacidade de infiltração da trincheira mostrou-se maior nos dados observados, possivelmente devido à simplificação de distribuição unimodal dos diâmetros dos poros adotada na modelagem numérica, uma vez que, experimentalmente, observou-se multimodalidade nos dois solos estudados. A curva de van Genuchten é, juntamente com a equação de Richards, a base do modelo computacional, e divergências no seu ajuste em relação aos dados observados podem conduzir a pequenas divergências dos volumes infiltrados e perfis de umidade ao longo do processo de infiltração simulado, em relação ao observado. São apresentadas algumas considerações de dimensionamento sobre a implantação de trincheiras de infiltração em lotes residenciais, bem como discussões com respeito aos planos diretores urbanos. É apresentado um estudo simplificado, baseado no método racional, sobre a redução no hidrograma de cheia proporcionada pelo uso de trincheiras em uma micro bacia urbana, o qual revelou reduções da ordem de até 94% do deflúvio superficial direto gerado pelo lote. / Stormwater infiltration process at the scale of housing is a possible way to promote the decentralized runoff control in order to manage the urban water and to attenuate flood peaks. In this work, field essays with infiltration devices at two different soils, either sandy and clay-loam soils, are assessed in order to study the hydraulic behavior of infiltration trenches to attenuate incoming runoff volume inputs. The infiltration trench experiments set a controlled water supply for specific boundary conditions, and the experimental moisture field were monitored with neutron probe during the water redistribution process at soil core. Bi-dimensional (2D) mathematical modeling is depicted at specific boundary conditions with a rectangular-trench layout, thereby mimicking a potential situation of runoff incoming from adjacent impervious areas. The comparison between experimental and numerical results, simulated by two-dimensional Richards\' equation, shows a small lag-time difference of both infiltrated volumes and soil moisture contents during infiltration and drainage periods. The trench infiltration capacity of observed data appears to be greater than simulated results, possibly due to an overall simplification of a uni-modal, homogeneous pore diameter distribution adopted by the modeling scheme. Experimental retention curves outline indirect evidences of multi-modal, heterogeneous behavior of pore structure. Bon van Genutchen-type retention curve and Richards-momentum equations represent the baseline approach to the computational model of non-saturated soils. Some fitting discrepancies between observed and simulated results could lead to negligible different estimations of infiltrated volumes and moisture profiles. Finally, further discussions on project design and best management practices (BMPs) of infiltration trenches at housing scale as well discussions on urban master plan are outlined herewith. A simplified study, based on rational method, is presented on the reduction of incoming hydrograph with the use of infiltration trenches. Preliminary results perform volume reductions of approximately 94% from incoming runoff generated at housing lots.