Um calibrador automático multiobjetivo para o Storm Water Management Model (SWMM) foi desenvolvido utilizando o método de otimização multiobjetivo Non Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA II) com elistismo controlado (Deb & Goel, 2001). O programa utiliza o código fonte do SWMM na etapa de avaliação das soluções, para determinar o valor das vazões simuladas, utilizado no cálculo das funções objetivo (FOs). Os testes do calibrador foram aplicados a dois sistemas diferentes, sendo o primeiro uma bacia exemplo hipotética disponibilizada no pacote de instalação do SWMM e o segundo a bacia do córrego do Gregório, localizada no município de São Carlos (SP). Foi realizada a análise de sensibilidade para os dois sistemas, visando determinar os parâmetros a serem calibrados. De modo geral, a porcentagem de áreas impermeáveis e os parâmetros de rugosidade e de infiltração apresentaram maior influência sobre a resposta do sistema em termos de vazão de pico e volume total escoado das bacias. O programa desenvolvido se mostrou eficiente para ambos os sistemas calibrados, com coeficientes de eficiência de Nash & Sutcliffe (1970) médios de 0,99 para a bacia exemplo e 0,87 para a bacia do córrego do Gregório, respectivamente, com um número reduzido de iterações. Construído o calibrador, testes foram realizados para identificar a melhor combinação de FOs e a abordagem multievento mais eficiente. Para tanto, foram testadas 55 diferentes combinações de FOs duas a duas. Os resultados evidenciaram que a melhor combinação testada foi a F2-F6, e a abordagem multievento mais eficiente foi a avaliação da médias das FOs, considerando todos os eventos utilizados na etapa de calibração. Cabe ressaltar que estas conclusões se aplicam somente ao sistema considerado neste estudo. Por fim, a validação comprovou a eficiência do calibrador, aplicada a 10 eventos distintos registrados na bacia do córrego do Gregório, com coeficiente de eficiência médio de 0,84. / An automatic multiobjective calibrator for the Storm Water Management Model (SWMM) was developed using the Non Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA II) method with controlled elitism (Deb & Goel, 2001). The software uses the SWMM source code for evaluating the solutions, to determine the simulated flow values, used in the objective functions (OFs) calculation. The calibrator tests were applied on two different systems, a hypothetical example basin provided jointly to the SWMM installation package, and the basin of Gregório stream, located in São Carlos (SP). The sensitivity analysis was performed for both systems to determine the parameters to be calibrated. Generally, the percent of imperviousness, the roughness and infiltration parameters variations resulted in large modifications on the system response in terms of peak flow and total runoff volume. The developed software proved to be efficient for both calibrated systems, presenting an average of the Nash & Sutcliffe (1970) efficiency coeficient of 0.99 and 0.87 for the example basin and the Gregório stream basin, respectively, with a few number of iterations. After the calibrator built, tests were conducted aiming to identify the best OFs combination and the more efficient multievent approach. Thus, 55 different combinations in pairs of OFs were tested. The results showed that the best combination tested was the F2-F6 and most efficient multievent approach was the evaluation of the OFs means, considering all the calibration events. It is worth noting that these conclusions apply only to the system considered in this study. Finally, the validation confirmed the calibrator efficiency, applied to 10 different events recorded in the Gregório stream basin, presenting an average of the efficiency coeficient of 0.84.

Este trabalho apresenta uma nova proposta metodológica de previsão de enchentes: o Modelo de Alerta Hidrológico com Base Participativa (MAHP). O MAHP consiste em um modelo de previsão de enchentes em bacias urbanas que integra Informações Geográficas Voluntárias (VGI) e redes de sensores sem fio (WSN). A principal contribuição deste modelo é o uso de dados de fontes heterogêneas (sensores aliados a dados fornecidos por voluntários) com o objetivo de reduzir a incerteza na previsão de enchentes. O modelo MAHP foi dividido em módulos, cada um deles é responsável por uma atividade no processo de previsão de enchentes. Embora o modelo possua diversos módulos auxiliares, pode-se resumir o modelo MAHP em três módulos principais: aquisição de dados; previsão de precipitações e, por fim, o módulo responsável pela previsão das enchentes. Para o módulo de aquisição de dados foram desenvolvidas metodologias para uso de dados voluntários de nível da água e sensores medidores de nível foram instalados para a composição da rede de sensores sem fio em pontos estratégicos nos canais fluviais da cidade. No módulo de previsão da precipitação do modelo MAHP foram desenvolvidos dois softwares de previsão, sendo um modelo de previsão da precipitação conceitual e um empírico. Para o funcionamento do módulo responsável pela previsão das enchentes foi feita a modelagem da bacia urbana de São Carlos no modelo SWMM (Storm Water Management Model). As simulações chuva-vazão realizadas com a bacia modelada apresentaram ajustes satisfatórios quando comparadas com eventos de enchente reais. Como o uso de informações voluntárias na previsão de enchentes é um conceito bastante novo, outra importante contribuição do trabalho foi propor parâmetros espaço-temporais que influenciam na qualidade da previsão ocasionada pelo uso de dados VGI. Existem vários cenários e combinações de uso de informações voluntárias que podem influenciar na previsão de enchentes. Neste trabalho foi considerada apenas uma destas combinações. Devido à ausência de dados VGI reais em eventos de enchente recentes foram utilizados dados de nível medidos por sensores para simular dados voluntários. Foram levantadas diversas hipóteses para que a inserção de dados voluntários no modelo MAHP tenham maior influência na redução da incerteza na previsão de enchentes. / This work presents a new approach forflood forecasting: Hydrological Alert Model with Participatory Base (HAMPB). The HAMPB consists of a flood forecasting model applied to urban basins integrating Volunteered Geographic Information (VGI) and Wireless Sensor Networks (WSN). The main contribution of this model is the use of heterogeneous data sources (convencional sensors and volunteered data) aiming to reduce the uncertainty in the flood forecasting. The HAMPB model was divided in modules, which are responsible for the forecasting process activities. Although the model has multiple auxiliary modules, we can summarize the HAMPB model in three modules: data acquisition; rainfall forecasting and, finally, the module responsible for flood forecasting. Telemetric water level sensors were installed at strategic points in river channels of the city to create the WSN. In order to use the volunteered information, a methodology was proposed tdevelop the acquisition module. The rainfall forecasting module consists of two forecasting models: an empirical model and a conceptual model. The conceptual prediction model presented closest predictions of observed rainfall compared to the forecast of the empirical model. In order to apply the flood forecasting methodology, we modelled the urban basin of São Carlos using SWMM model. The rainfall-runoff simulations performed with the basin model showed satisfactory adjustments compared with actual flood events. Since the use of voluntary information on flood forecasting is a fairly new concept, another important contribution of this work was the proposition of spatiotemporal parameters that influence on the forecast caused by the use of VGI data. There are many scenarios and combinations which using volunteered information can be helpful in the flood forecasting. In this work we consider only one combination. Due to absence of real volunteered data, we use sensor data to simulate VGI data. Several hypotheses have been raised to the inclusion of volunteers in HAMPB data model to produce more relevant results than using traditional methods of forecasting.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2468_1.pdf: 6859715 bytes, checksum: b60503e31284676127810a13aebd2c51 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Prefeitura da Cidade do Recife / Há milhares de anos quando do surgimento dos primeiros homens, a população tem apresentado uma taxa de crescimento era limitado até os primeiros anos da era cristã. Ocorre que a partir do inicio desta era, mais precisamente no inicio da idade média, a curva de crescimento populacional começa a apresentar um comportamento exponencial, e maior concentração nas cidades e consequentemente também maior contaminação dos mananciais. No Brasil a partir da década de 1960 as grandes cidades vêem apresentando uma urbanização acentuada que implica em altas taxas de impermeabilização do solo, e este processo vem influenciando diretamente os sistemas de drenagens de varias formas, sendo as inundações umas das principais conseqüências dos impactos causados pela impermeabilização, cujos níveis vêm ao longo dos anos se intensificando devido ao aumento das taxas de impermeabilização do solo, bem como também a ocupação desordenada principalmente das margens dos rios e canais. Neste sentido, o presente trabalho tem o objetivo de simular a partir do modelo hidrológico SWMM (Storm Water Management Model) desenvolvido pela EPA (Enviromental Protection Agency), a utilização de técnicas não convencionais de drenagem pluvial no ambiente urbano, denominadas técnicas compensatórias, que visam atenuar os níveis de inundações, provocadas por chuvas intensas. Para este procedimento foi estudada uma sub-bacia do canal da SANBRA localizado na zona oeste da cidade do Recife, que apresenta transbordamento do canal durante ocorrência de chuvas torrenciais causando inundação da via principal da localidade. Para tal foram elaborados trabalhos em campo para obter informações detalhadas desta sub-bacia, como topografia da área, no que se refere à altimetria, e cadastramento dos sistemas de micro e macro drenagens existentes. Além disso, a definição de parâmetros e variáveis da área de estudo, tais como: a área impermeável e permeável, a partir de análise no local e imagens de orto-fotos, e a taxa de infiltração dentre outros foram obtidas com vistas a alimentar o modelo hidrológico. Buscou-se simular técnicas independentes como reservatório em lotes, reservatórios em setores da sub-bacia ao longo da rede de micro drenagem (on line) e na sub-bacia ao longo do curso do canal aproveitando uma área remanescente para transformá-la numa bacia de detenção. Os resultados corroboraram com os apresentados em literaturas técnicas semelhantes, destacando a bacia de detenção na sub-bacia como a mais eficaz, reduzindo o pico de vazão a 55 % em média; a detenção em setores apresentou eficiência de 28,3 % em média na redução das vazões, já a detenção em lotes obteve melhor eficiência quando os microrreservatórios tem a função de retenção da água de chuva para uma utilização futura, chegando a reduzir as vazões de pico a 83 %. O presente trabalho teve também o objetivo de fornecer subsídios técnicos para o órgão gestor da drenagem urbana da cidade do Recife

The change in the hydrological cycle due to climate change entails more frequent and intense rainfall. As a result, urban water systems will be disproportionately affected by the climate change, especially in such urban areas as Las Vegas, which concentrates its population, infrastructure, and economic activity. Understanding the proper management of urban stormwater in the changing climate is becoming a critical concern to the water resources managers. Proper design and management of stormwater facilities are needed to attenuate the severe effects of extreme rainfall events. In an effort to develop better management techniques and understanding the probable future scenario, this study used the high-resolution climate model data conjunction with advanced statistical methods and computer simulation. Las Vegas Valley which has unique climatic condition and is surrounded by the mountains in every direction was chosen for the study. The North American Regional Climate Change Assessment Program is developing multiple high-resolution projected-climate data from different combinations of regional climate models and global climate models. First, the future design depths was calculated using generalized extreme value method with the aid of L-moment regionalization technique. The projected climate change was incorporated into the model at the 100 year return period with 6h duration depths. Calculation showed that, the projection from different sets of climate model combinations varied substantially. Gridded reanalysis data were used to assess the performance of the climate models. This study used an existing Hydrologic Engineering Center’s Hydrological Modeling System (HEC-HMS) model and Storm Water Management Model (SWMM) developed by the Environmental Protection Agency (EPA) were implemented in the hydrological simulation. Hydrological simulation using HEC-HMS showed exceedances of existing stormwater facilities that were designed under the assumption of stationarity design depth. Low Impact Developments such as permeable pavement and green roof were found to be effective in the attenuation of climate change induced excess surface runoff. The primary purpose of this study is understanding of proper designing, planning and management of the urban stormwater system in the predicted climate scenarios.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-01-14T19:03:00Z No. of bitstreams: 1 KalineMurielDeFigueiredoGomes_DISSERT.pdf: 3746773 bytes, checksum: 258a730ea8ad062b2b0bd0421b08324b (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-01-15T20:59:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 KalineMurielDeFigueiredoGomes_DISSERT.pdf: 3746773 bytes, checksum: 258a730ea8ad062b2b0bd0421b08324b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T20:59:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KalineMurielDeFigueiredoGomes_DISSERT.pdf: 3746773 bytes, checksum: 258a730ea8ad062b2b0bd0421b08324b (MD5) Previous issue date: 2014-10-21 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Este estudo foi realizado em uma bacia piloto do munic?pio de Natal e tem com tem como objetivo principal, a calibra??o do modelo SWMM. O modelo buscou contribuir para o entendimento do processo de acumula??o (BUILDUP) e transporte (WASHOFF) de poluentes pelo sistema de drenagem urbana. Como dados de entrada do modelo foram utilizados dados de precipita??o obtidos de uma esta??o pluviom?trica. Foi avaliado tamb?m o uso do solo, com analise espacial da acumula??o de poluentes, diferenciando-se por classes de polui??o nas sub?reas de uma ?rea total de 14ha. As concentra??es de S?lidos Totais nas amostras l?quidas dos defl?vios variaram entre 898 e 1463 mg/L. Foram realizadas simula??es da qualidade dos defl?vios superficiais em 4 eventos dos 10 eventos monitorados ao longo do ano de 2013, escolhidos por terem apresentado ?First Flush?. A calibra??o do modelo foi realizada ajustando manualmente os par?metros das equa??es de acumula??o e lixivia??o do SWMM. Os resultados obtidos pelas sucessivas simula??es e ajustes foram da ordem de 0,83 e menores que 1%, para coeficiente de correla??o e erro m?dio sobre a conserva??o de massa, respectivamente. J? para os erros m?dios entre os valores simulados e observados foram reduzidos a valores menores que 1%. Pode-se dizer com isso que, os resultados ajustados foram satisfat?rios, podendo representar com ?xito os processos envolvidos no transporte de s?lidos Totais e os poluentes associados.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-28T22:24:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Ednilson de Castro Ferreira.pdf: 4907598 bytes, checksum: e5d518dc6f1dcf7356c93042ead06e90 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-06T21:55:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Ednilson de Castro Ferreira.pdf: 4907598 bytes, checksum: e5d518dc6f1dcf7356c93042ead06e90 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T21:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Ednilson de Castro Ferreira.pdf: 4907598 bytes, checksum: e5d518dc6f1dcf7356c93042ead06e90 (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / CAPES / O crescimento desordenado das cidades tem provocado alterações no ciclo hidrológico, as quais refletem-se em problemas de alagamentos nas áreas urbanas. As principais alterações dizem respeito aos impactos dos sistemas de drenagem urbana que provocam a diminuição da infiltração e interceptação e o aumento do escoamento superficial. A cidade do Recife reflete bem essas alterações, com um processo de ocupação desordenado somado a um sistema de drenagem bastante vulnerável, por estar em cotas baixas e assim sofrer interferência dos níveis da maré. Como forma de minimizar essas alterações, a ciência e os gestores passam a considerar a possibilidade da implantação de sistemas sustentáveis de drenagem, ou técnicas de desenvolvimento de baixo impacto (LID), analisando a possibilidade de as mesmas funcionarem em consonância com sistemas tradicionais. Este trabalho propõe-se a analisar, quais os benefícios, em termos hidrológicos, da aplicação das técnicas de baixo impacto em uma área urbana, tendo como área piloto a bacia do riacho Moxotó, localizada na cidade do Recife/PE. A bacia do Moxotó abrange parte dos bairros da Cohab e do Barro e o todo o bairro do Ibura e tem como afluentes principais os canais do Ibura e o riacho do Moxotó. Utilizando o modelo SWMM (Storm Water Model Management) e seus recursos de aplicação LID, foram realizadas inicialmente modelagens do cenário considerado de pré-desenvolvimento, com apoio de ortofotos da área de 1974, e do cenário atual. Essas duas modelagens serviram de apoio para aplicação dos modelos com os cenários de aplicação de técnicas LID, uma vez que as mesmas visam replicar a condição de pré-desenvolvimento da área em termos hidrológicos. As técnicas LID analisadas nesse estudo foram: pavimento permeável, detenção em lote e aplicação de uma bacia de detenção. As modelagens foram feitas por eventos observados de chuva, o qual foi utilizado um evento de junho de 2014. Para calibração do modelo, foi realizada uma medição de vazão no exutório da bacia. Os resultados demonstraram um aumento de 2,7 vezes do pico de vazão e de 1,9 o volume total de escoamento com a urbanização. Após a aplicação das técnicas LID no cenário atual, os resultados demostraram que a aplicação de uma bacia de detenção foi o que apresentou melhores resultados em relação a redução do volume total escoado, diminuindo 62% deste. Já em relação a atenuação do pico de vazão a aplicação de pavimentos permeáveis apresentou o melhor desempenho, com uma redução de 60%. A partir dos resultados é possível concluir que as técnicas LID pavimento permeável e detenção em lotes auxiliam a redução de escoamento, sendo uma alternativa viável em áreas densamente urbanizadas. Já o uso de uma grande bacia de detenção, apesar dos melhores resultados em termos hidrológicos, requer grandes investimentos. / The disorderly growth of cities has caused changes in the hydrological cycle, which are reflected in flooding problems in urban areas. The main changes relate to the impacts of urban drainage systems that reduce the infiltration and interception and increase the surface runoff. The city of Recife reflects these alterations well, with a disorderly occupation process added to a very vulnerable drainage system, because it is at low levels and thus undergoes interference from tide levels. As a way of minimizing these changes, scientists and managers now consider the possibility of implementing sustainable drainage systems, or low-impact development techniques (LIDs), analyzing the possibility that they work in line with traditional systems. This paper proposes to analyze the hydrological benefits of the application of low impact techniques in an urban area. The pilot area is the Moxotó stream basin, located in the city of Recife / PE. The Moxotó basin covers part of the neighborhoods of Cohab and Barro and the entire neighborhood of Ibura and has as main tributaries the channels of the Ibura and the creek of the Moxotó. Using the SWMM (Storm Water Model Management) model and its LID application resources, modeling of the pre-development scenario, with orthophotos support from the 1974 area, and the current scenario were initially performed. These two models served as support for the application of the models with the application scenarios of LID techniques, since they aim to replicate the pre-development condition of the area in hydrological terms. The LID techniques analyzed in this study were: permeable pavement, batch detention and application of a detention basin. The modeling was done by observed events of rain, which was used an event of June 2014. For calibration of the model, a flow measurement was carried out in the exudation of the basin. The results showed a 2.7 fold increase in peak flow and 1,9 fold total flow with urbanization. After applying the LID techniques in the current scenario, the results demonstrated that the application of a detention basin was the one that presented the best results in relation to the reduction of the total volume drained, decreasing 62% of this. Regarding the attenuation of the peak of flow, the application of permeable pavements presented the best performance, with a reduction of 60%. From the results it is possible to conclude that the LID permeable pavement and batch detention techniques help to reduce the flow, being a viable alternative in densely urbanized areas. Already the use of a large basin of detention, despite the best hydrological results, requires greats investments.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:59:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11471_Dissertação - Tainah de Souza CD.pdf: 4931542 bytes, checksum: fab9c37691c8c2445e4f9540b0310b3e (MD5) Previous issue date: 2017-08-04 / A determinação da vazão de projeto constitui etapa fundamental para o adequado dimensionamento de obras de drenagem ou para possibilitar a adequada tomada de decisão sobre medidas não estruturais relacionadas com a drenagem pluvial. Em regiões que não dispõem de dados fluviométricos recorre-se, usualmente, à utilização dos modelos do tipo chuva-vazão para determinação indireta da vazão de projeto. Função da diversidade de modelos disponíveis, cabe ao modelador a escolha do modelo mais adequado às singularidades da área avaliada, permitindo a produção de resultados que se apresentem mais próximos da realidade. Neste estudo foi realizada a análise comparativa dos modelos Storm Water Management Model (SWMM) e Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) quando da estimativa de vazões máximas associadas ao núcleo urbano e regiões periurbanas do município de Muniz Freire (ES). A estimativa do escoamento superficial foi realizada através do método Hidrograma Unitário e as perdas de infiltração pelo método SCS Curve Number. A equação de chuvas intensas foi apropriada através do método de Chow-Gumbel e a chuva de projeto pelo método dos blocos alternados. Os modelos apresentaram relevantes diferenças nos valores de vazão de pico e volume de escoamento superficial. Para períodos de retorno entre 2 e 5 anos, os valores de vazão de pico e volumes de escoamento superficial estimados pelo SWMM apresentaram-se superiores aos obtidos pelo HEC-HMS para todas as bacias avaliadas, invertendo-se esta tendência com o aumento do período de retorno. As simulações associadas aos períodos de recorrência de 10 e 20 anos, usualmente utilizados em estudos e projetos de drenagem urbana, foram as que se apresentaram mais próximas, com as menores diferenças relativas para as variáveis hidrológicas avaliadas.

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