Made available in DSpace on 2014-06-12T17:42:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9021_1.pdf: 4164504 bytes, checksum: 08e45e2e7ebd1458c804a94b8d7058a9 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O surgimento de inundações urbanas é um problema que tem se agravado a cada inverno que passa. São constantes as situações de emergências devido às inundações nas grandes cidades, e isso tem se agravado com o aumento da urbanização. O aumento das construções impermeabilizando o espaço urbano, e consequentemente reduzindo a capacidade de infiltração de água no solo, tem elevado a produção de escoamento superficial. Os sistemas de drenagem existentes nas cidades, na maioria dos casos, não comportam o volume superficial extra produzido, e como as águas pluviais não têm por onde escoar acabam se acumulando nas ruas gerando problemas de drenagem. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo a elaboração de um modelo de apoio à decisão para priorização de medidas compensatórias, visando o controle de inundações urbanas. Assim, foram definidos critérios que permitiram avaliar alternativas potenciais sob os aspectos: ambiental, social econômico e hidrológico. O modelo proposto é capaz de apoiar o processo de decisão avaliando a preferência do decisor através de funções e pesos atribuídos a cada critério, permitindo que as alternativas sejam avaliadas de maneira mais refinada possível. O método de apoio à decisão escolhido para dar suporte à modelagem foi o método multicritério PROMETHEE I, que possibilita a construção de uma relação de preferência por meio de comparação par a par fornecendo como resultado uma pré-ordem parcial das alternativas. Para ilustrar o modelo foi realizada uma simulação numérica que permitiu analisar a preferência do decisor em relação a quatro alternativas (A1 trincheira de infiltração, A2 pavimento permeável, A3 poço de infiltração e A4 reservatório individual), onde a alternativa A1 obteve o melhor desempenho. Para o caso ilustrado na simulação numérica, o modelo se mostrou bastante útil e eficaz, isso se aplica quando o modelo é bem utilizado e, principalmente, quando o decisor está certo em relações aos seus objetivos e suas preferências

Low impact developments (LID) have been used to mitigate the effects of urbanization on the hydrological cycle. However, there is a lack of studies on LID performance in subtropical climates and under potential impacts of climate change scenarios. This dissertation evaluated the impacts of two climate change scenarios (RCP 4.5 and 8.5) on urban drainage with pollutants and their effect on LID practice efficiency located in a subtropical climate, with Cfa classification according to Köppen and Geiger. First, the inlet quantity and quality parameters were calibrated. The buildup/washoff model was evaluated, comparing load calibration and concentration of pollutants: chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC), phosphate (PO4) (NH3), iron (Fe), cadmium (Cd) and zinc (Zn). Pollutant washing was studied in the area of the bioretention catchment using historical rainfall data between 2013 and 2017, analyzing the influence of the buildup/washoff parameters of each pollutant in the input mass. Afterwards, Eta5x5km (INPE) climate change scenarios were disaggregated to 5-minute intervals by the modified Bartlett-Lewis method. The disaggregated series was used to estimate the impacts of climate change on urban drainage into the bioretention. Therefore, a simple model, developed specifically for the study bioretention cell, was used to estimate the qualitative-quantitative efficiencies of each period of the climate change scenarios. According to the data acquired from INPE, climate change will result in a fall in the volume of rainfall in São Carlos, resulting in lower volumes of surface runoff. The impacts on pollutant washing, however, vary according to the buildup/washoff parameters, explained by a sensitivity analysis. Climate change does not affect the bioretention quantitative efficiency very much: 81.7% from 1980 to 1999 to 81.4% and 81.3% from 2080 to 2099 for CPR scenarios 4.5 and 8.5. The pollutant removal efficiencies, as well as the washing, depend on buildup/washoff characteristics. One of the main consequences of climate change is a drop in the runoff quality. However, even with quantitative efficiency being maintained, bioretention is capable of mitigating this increase in the concentration of pollutants in urban drainage. Thus, the LID will help preserve the quality of downstream rivers, whose volumes will already have diminished by the decrease in rainfall volume. / Técnicas compensatórias de drenagem (TC) vêm sido utilizadas para mitigar efeitos da urbanização no ciclo hidrológico. Entretanto faltam estudos sobre a performance destas TCs em clima subtropical e sob potenciais impactos de cenários de mudanças climáticas. Esta dissertação avaliou os impactos de dois cenários de mudanças climáticas (RCP 4.5 e 8.5) sobre o escoamento superficial urbano com poluentes e sua afetação na eficiência da TC localizada em clima subtropical, classificação Cfa segundo Köppen e Geiger. Primeiro se calibrou os parâmetros de quantidade e qualidade do escoamento superficial na entrada da biorretenção. O modelo buildup/washoff foi avaliado, comparando-se calibração da carga e concentração de poluentes: demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (TOC), fosfato (PO4), nitrato (NO3), nitrito (NO2) amônia (NH3), ferro (Fe), cadmio (Cd) e zinco (Zn). Então se estudou a lavagem de poluentes na área de contribuição da biorretenção com histórico de precipitação entre 2013 e 2017 e analisando a influência dos parâmetros buildup/washoff de cada poluente na entrada de massa. Em seguida, cenários de mudanças climáticas Eta-5x5km (INPE) foram desagregados em intervalos de 5 minutos, pelo método de Bartlett-Lewis modificado. A série desagregada foi utilizada para se estimar os impactos das mudanças climáticas na drenagem urbana, a incidir na biorretenção. Então um modelo simples desenvolvido especificamente para a biorretenção em estudo foi usado para se estimar as eficiências quali-quantitativas de cada período dos cenários de mudanças climáticas. Os dados adquiridos do Inpe mostram que as mudanças climáticas resultarão em uma queda no volume de chuvas em São Carlos, resultando em menores volumes de escoamento superficial. Os impactos na lavagem de poluentes, entretanto, variam de acordo com os parâmetros buildup/washoff, explicados por uma análise de sensibilidade. As mudanças climáticas pouco afetam a eficiência quantitativa da biorretenção, 81.7% no período 1980-1999 para 81.4% e 81.3% no período 2080-2099 para cenários RCP 4.5 e 8.5. Já as eficiências de remoção de poluentes, assim como a lavagem destes, dependem das características buildup/washoff de lavagem. Uma das principais consequências observadas das mudanças climáticas é uma queda na qualidade do escoamento. Porém, mesmo com eficiência quantitativa sendo mantida, a biorretenção é capaz de amenizar essa o aumento na concentração de poluentes na drenagem urbana. Assim, a técnica ajudará a preservar a qualidade dos rios à jusante, que já terão seus volumes diminuídos pela queda no volume de chuva.

Problems of land use and occupation in urban areas may prevent the infiltration of water, thus increasing runoff. Bioretention techniques are solutions, which are emerging from the hydrology field to mitigate the consequences of increasing urbanization, including, flooding and contamination of rivers. The general objective of this research is to study the general efficiency of combined Compensatory Techniques (CT) with detention and bioretention control of diffuse pollutants from an urban drainage system. Specific objectives are defined in each chapter and relates to sizing and to the bioretention systems of modeling and monitoring, located in southeastern Brazil, São Paulo – São Carlos. The first chapter presents the general introduction of the thesis, the objectives and research hypotheses, as well as, the description of the general methodology for the thesis construction and the goals related to each chapter. The second chapter discusses the scope and some limitations of the classifications of terms frequently used in the theme of sustainable urban drainage. This chapter, in a way, approaches the other chapters, which composes this thesis, by providing them comprehensive database of references. The third chapter presents the design criteria used for the construction of experimental bioretention system and compares the design with the model HEC – HMS - Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System. The fourth chapter talks about some criteria to identify areas for building bioretention systems and presents the GIS - Geographic Information System and ecohydrology indicators, in this characterization, considering the quantity and quality aspects in the urban drainage. The fifth chapter shows the use of PCSWMM model (Personal Computer Stormwater Management Model) to simulate future scenarios, assuming progressive modular expansion of CTs, modeling efficiency in qualitative and quantitative aspects diffuse pollution for scenarios 2015, 2025, 2050, 2100. The conclusion of this research is that compensatory techniques can be used not only to assess the impacts of diffuse pollution stemmed from urban drainage system, but as a contribution to the sustainability of watersheds and to mitigation of extremes risks derived by increased urban drainage demand. / Problemas decorrentes do uso e ocupação do solo em áreas urbanas podem dificultar a infiltração da água, aumentando o escoamento superficial. Técnicas de bioretenção são soluções decorrentes do campo da hidrologia para mitigar as consequências resultantes da crescente urbanização, entre elas, enchentes e contaminação de rios. O objetivo geral da pesquisa é estudar a eficiência generalizada de Técnicas Compensatórias (TCs) experimentais, adaptáveis combinadas de detenção e bioretenção para controle da poluição difusa da drenagem urbana. Objetivos específicos são definidos em cada capítulo e relacionam-se com o dimensionamento e monitoramento de modelagem de sistema de bioretenção, localizado no Sudeste do Brasil, São Paulo – São Carlos. O Primeiro capítulo apresenta a introdução geral da tese, objetivos e hipóteses, bem como, descreve a metodologia geral para construção da tese e relação dos objetivos com os respectivos capítulos. O Segundo capítulo discute os alcances e limitações de nomenclaturas sobre termos frequentemente utilizados na temática drenagem urbana sustentável. Este capítulo de certa forma aporta os demais capítulos que compõe esta tese, por propiciar vasto banco de dados referenciais. O Terceiro capítulo apresenta os critérios de dimensionamento utilizados para a construção de um sistema de bioretenção experimental e uma comparação com o dimensionamento com o modelo HEC – HMS - Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System. O Quarto capítulo discorre sobre critérios de escolha de áreas propicias para a construção de sistemas de bioretenção usando Sistemas de Informações Geográficas para a caracterização de áreas, utilizando indicadores ecohidrológicos, considerando os aspectos de quantidade e de qualidade na drenagem urbana. O Quinto capítulo demonstra o uso do modelo PCSWMM – Personal Computer Stormwater Management Model, na simulação de cenários futuros assumindo expansões modulares progressivas da TC, modelando a eficiência para os aspectos qualitativos e quantitativos da poluição difusa para os 2015, 2025, 2050, 2100. Conclui-se com esta pesquisa que técnicas compensatórias podem ser empregadas não só para avaliação dos impactos da poluição difusa provindos da drenagem urbana, mas como forma de contribuir com a sustentabilidade de bacias hidrográficas e para mitigação de riscos de extremos advindos do aumento da demanda de drenagem urbana.

Problems of land use and occupation in urban areas may prevent the infiltration of water, thus increasing runoff. Bioretention techniques are solutions, which are emerging from the hydrology field to mitigate the consequences of increasing urbanization, including, flooding and contamination of rivers. The general objective of this research is to study the general efficiency of combined Compensatory Techniques (CT) with detention and bioretention control of diffuse pollutants from an urban drainage system. Specific objectives are defined in each chapter and relates to sizing and to the bioretention systems of modeling and monitoring, located in southeastern Brazil, São Paulo – São Carlos. The first chapter presents the general introduction of the thesis, the objectives and research hypotheses, as well as, the description of the general methodology for the thesis construction and the goals related to each chapter. The second chapter discusses the scope and some limitations of the classifications of terms frequently used in the theme of sustainable urban drainage. This chapter, in a way, approaches the other chapters, which composes this thesis, by providing them comprehensive database of references. The third chapter presents the design criteria used for the construction of experimental bioretention system and compares the design with the model HEC – HMS - Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System. The fourth chapter talks about some criteria to identify areas for building bioretention systems and presents the GIS - Geographic Information System and ecohydrology indicators, in this characterization, considering the quantity and quality aspects in the urban drainage. The fifth chapter shows the use of PCSWMM model (Personal Computer Stormwater Management Model) to simulate future scenarios, assuming progressive modular expansion of CTs, modeling efficiency in qualitative and quantitative aspects diffuse pollution for scenarios 2015, 2025, 2050, 2100. The conclusion of this research is that compensatory techniques can be used not only to assess the impacts of diffuse pollution stemmed from urban drainage system, but as a contribution to the sustainability of watersheds and to mitigation of extremes risks derived by increased urban drainage demand. / Problemas decorrentes do uso e ocupação do solo em áreas urbanas podem dificultar a infiltração da água, aumentando o escoamento superficial. Técnicas de bioretenção são soluções decorrentes do campo da hidrologia para mitigar as consequências resultantes da crescente urbanização, entre elas, enchentes e contaminação de rios. O objetivo geral da pesquisa é estudar a eficiência generalizada de Técnicas Compensatórias (TCs) experimentais, adaptáveis combinadas de detenção e bioretenção para controle da poluição difusa da drenagem urbana. Objetivos específicos são definidos em cada capítulo e relacionam-se com o dimensionamento e monitoramento de modelagem de sistema de bioretenção, localizado no Sudeste do Brasil, São Paulo – São Carlos. O Primeiro capítulo apresenta a introdução geral da tese, objetivos e hipóteses, bem como, descreve a metodologia geral para construção da tese e relação dos objetivos com os respectivos capítulos. O Segundo capítulo discute os alcances e limitações de nomenclaturas sobre termos frequentemente utilizados na temática drenagem urbana sustentável. Este capítulo de certa forma aporta os demais capítulos que compõe esta tese, por propiciar vasto banco de dados referenciais. O Terceiro capítulo apresenta os critérios de dimensionamento utilizados para a construção de um sistema de bioretenção experimental e uma comparação com o dimensionamento com o modelo HEC – HMS - Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System. O Quarto capítulo discorre sobre critérios de escolha de áreas propicias para a construção de sistemas de bioretenção usando Sistemas de Informações Geográficas para a caracterização de áreas, utilizando indicadores ecohidrológicos, considerando os aspectos de quantidade e de qualidade na drenagem urbana. O Quinto capítulo demonstra o uso do modelo PCSWMM – Personal Computer Stormwater Management Model, na simulação de cenários futuros assumindo expansões modulares progressivas da TC, modelando a eficiência para os aspectos qualitativos e quantitativos da poluição difusa para os 2015, 2025, 2050, 2100. Conclui-se com esta pesquisa que técnicas compensatórias podem ser empregadas não só para avaliação dos impactos da poluição difusa provindos da drenagem urbana, mas como forma de contribuir com a sustentabilidade de bacias hidrográficas e para mitigação de riscos de extremos advindos do aumento da demanda de drenagem urbana.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4369.pdf: 12366504 bytes, checksum: d0746d888c77116c1453db230bd4d8b3 (MD5) Previous issue date: 2012-05-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / The infiltration well as a Best Management Practices (BMPs) stands out because it requires small areas for its implementation an it´s fully applicable to urban lots. This paper presents an experimental study of an infiltration well built in real scale at Universidade Federal de São Carlos SP with the objective of evaluation its performance as a BMP in the control of stormwater runoff and the removal of suspension materials. The soil was characterized as sand loam, and infiltration capacity between 93,98 and 19,24 mm per hour, these values were obtained thought field tests by the inverted well method and the double ring infiltrometer method respectively. The Rain Envelope Method was used for sizing, and the well was intentionally sized at odds with the standards of safety project. With the electronic equipment s and the precipitation measures were monitored 22 real rain events and simulated rain events, during 11 months of the well operation. During this period there was no record of extravasation of the well, representing an efficiency of 100% in reducing the runoff. After eight months of the well operation tests were conducted about the permeability of the geotextile, and the amount of powder material in the aggregate materials content in the well, in other words, the gravel and sand making up the filter cover, and also the qualitative parameters: apparent color and turbidity. The geotextile showed permeability reductions of 50,7%, 7,7% and 21,2% in the samples from the background, the wall sides, and the cover of the well respectively. The well sand filter cover retained 34,8% of fines, while the gravel retained 0,13% for the same period. About the well efficiency analyses in the removing the parameters apparent color and turbidity, it was showed that it wasn t characterized as a treatment unit of these parameters, this fact is due to the quality of water which represents the roof inlet structure. For modeling the Puls method, the saturated soil permeability defined as K non optimized was calculated for each monitored event (Kno). Kno was adjusted by non-linear regression (K optimized - Ko) for each monitored event, restricting the parameters based on values obtained in the field tests, thus for each monitored rain event was obtained two moldings for the constant values of K (Kno and Ko). The model representativeness was evaluated by the coefficients of determination ranging from 0,68 to 0,98 for the events modeled with values from Ko and 0,02 to 0,76 for the Kno, being the Ko most representative for the modeling of Puls. / O poço de infiltração como técnica compensatória de drenagem, se destaca por necessitar de pequenas áreas para sua implantação e ser totalmente aplicável a lotes urbanos. Este trabalho apresenta um estudo experimental de um poço de infiltração construído em escala real no Campus da Universidade Federal de São Carlos SP com o objetivo de avaliar seu desempenho como estrutura compensatória de drenagem urbana no controle do escoamento superficial e na remoção de material em suspensão. O solo foi caracterizado como Areia Média Argilosa SC, com capacidade de infiltração entre 93,38 mm/h e 19,24 mm/h, valores obtidos em ensaios de campo pelos métodos de poço invertido e de duplo anel respectivamente. No dimensionamento utilizou-se o método da Curva Envelope e intencionalmente não seguiram-se as recomendações de segurança para projeto. Com auxílio de equipamentos eletrônicos e das medidas de precipitação, foram monitorados 22 eventos de chuvas reais e chuvas simuladas, durante 11 meses de funcionamento do poço. Neste período não houve registro de extravasamento do poço, representando uma eficiência de 100% na redução do volume escoado. Após oito meses de seu funcionamento foram realizados ensaios da permeabilidade do geotêxtil, do teor de materiais pulverulentos dos agregados ao poço, ou seja, a brita e a areia que compõem o filtro da tampa, e dos parâmetros qualitativos: cor aparente e turbidez. O geotêxtil apresentou redução média da permeabilidade de 50,7%, 7,7% e 21,2% nas amostras do fundo, paredes e tampa do poço respectivamente. A areia do filtro da tampa reteve 34,8% de finos, enquanto a brita reteve 0,13% de finos no mesmo período. Com relação á remoção da cor aparente e da turbidez constou-se que o poço não caracteriza-se como uma unidade de tratamento destes parâmetros, tal fato deve-se à qualidade da água do telhado que representa a entrada de água na estrutura. Para a modelagem pelo método de Puls a permeabilidade do solo saturado definida como K não otimizado (Kno) foi calculada para cada evento monitorado. O Kno foi ajustado através de regressão não-linear (K otimizado - Ko), restringindo os parâmetros com base nos valores obtidos nos ensaios de campo, dessa forma para cada evento monitorado obteve-se duas modelagens para os valores de K constantes (Kno e Ko). A representatividade do modelo foi avaliada por meio dos coeficientes de explicação que variaram de 0,68 a 0,98 para os eventos modelados com os valores de Ko, e de 0,02 a 0,76 para o Kno, sendo o Ko mais representativo para a modelagem de Puls.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6136.pdf: 3443020 bytes, checksum: feb298e7c274674761f1e599b43ba7df (MD5) Previous issue date: 2014-06-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / The intense urbanization generated from twentieth century and the emergence of large urban centers brought about a considerable change in the use and occupation of land ; this became very waterproof resulting in increased runoff . Problems resulting from the growth of this flow we mention floods , climate change , interference in the hydrological cycle and water balance . This problem , with the passage of time has been improving sustainable urban drainage analyzing the control flow that has to be done at source infiltration , percolation and storage . The importance of this work is to know the compensatory techniques so that they can be applied in the UFSCAR campus - São Carlos - SP . This study aimed to design, build , monitor and model a plan of infiltration, built in real scale, for stormwater management of the building with an area of 3001.3 m². The funds came from Project MCT / FINEP / Action Cross Environmental and Housing 07 /2009 Drainage - MAPLU2 - . Stormwater Management Urban 2 The soil characterization was performed considering their fitness levels , grain size, permeability, degree of compaction and profile this soil. The lifting of water infiltration into the soil testing was conducted with double ring . There was an technical compensatory plan infiltration met the six physical aspects , three urban and infrastructure aspects , environmental aspects and two health and two socioeconomic aspects . The method adopted for the design was the envelope -curve , using a return period of 10 years. Through electronic equipment and measurements of precipitation 32 actual rainfall events were monitored . In this period there were no leakage of the infiltration plan representing these events , an efficiency of 100 % in reducing runoff volume. The modeling technique was using the method of PULS . This model however was considered difficult to apply this technique , that due to uncertainties regarding the areas of infiltration by high initial infiltration capacity of the soil and the fact that the water has preferred areas in infiltration plan. / A intensa urbanização gerada a partir do século XX e o surgimento dos grandes centros urbanos ocasionou uma considerável mudança no uso e ocupação do solo; este passou a ser muito impermeabilizado resultando um aumento do escoamento superficial. Entre os problemas decorrentes do crescimento desse escoamento podemos citar as inundações, alterações climáticas, interferência no ciclo hidrológico e balanço hídrico. Desta problemática, com o decorrer do tempo foi-se aprimorando a drenagem urbana sustentável analisando que o controle desse escoamento tem que ser feito na fonte com infiltração, percolação e armazenamento. A importância deste trabalho é de conhecer as técnicas compensatórias para que estas possam ser aplicadas no campus da UFSCar - São Carlos - SP. Objetivou-se projetar, construir, monitorar e modelar um plano de infiltração, construído em escala real, para manejo de águas pluviais do prédio com área de 3.001,3 m². Os recursos vieram do Projeto MCT/FINEP/Ação Transversal Saneamento Ambiental e Habitação 07/2009 MAPLU2 Manejo de Águas Pluviais Urbanas 2. A caracterização do solo foi realizada considerando-se seus índices físicos, granulometria, permeabilidade, grau de compactação e perfil desse solo. O levantamento da infiltração da água no solo realizouse com ensaios de duplo anel. Verificou-se se técnica compensatória plano de infiltração atendia aos seis aspectos físicos, três aspectos urbanísticos e de infraestrutura, dois aspectos sanitários e ambientais e dois aspectos socioeconômicos. O método adotado para o dimensionamento foi o da curva-envelope, utilizando um período de retorno de 10 anos. Através de equipamentos eletrônicos e de medidas das precipitações foram monitorados 32 eventos de chuvas reais. Neste período não ocorreu nenhum extravasamento do plano de infiltração representando, nesses eventos, uma eficiência de 100% na redução do volume escoado. A modelagem da técnica foi utilizando-se o método de PULS. Esse modelo entretanto foi considerado difícil de ser aplicado nesta técnica, isto devido as incertezas em relação as áreas de infiltração pela alta capacidade de infiltração inicial do solo e ao fato da água ter áreas preferenciais no plano de infiltração.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6157.pdf: 4067819 bytes, checksum: b4c43daad62212aac49ebe9d9e589119 (MD5) Previous issue date: 2014-04-15 / Brazil, in the past decades, has experienced an accelerated urban growth. IBGE s (Brazilian Institute for Geography and Statistics) census data from 2010 showed that about 84% of Brazilian population lives in urban spaces. Tied to this growth, the classical system of urban drainage has proven itself to be insufficient and ineffective when it comes to flood control, water quality, the population´s quality of life and environmental sustainability. One alternative for this issue is the application of the low-impact development (LID) concept in the urban planning process through the Integrated Management Practices (IMPs), with the use of compensatory techniques in the management of urban pluvial water, seeking to compensate the alterations in the natural hydrological cycle caused by urbanization. Considering this context, this research has analyzed, under the perspective of public and private spaces users, the application of compensatory techniques (TCs) on urban drainage, considering legal, environmental, landscape, project, constructive, usage and space maintenance aspects. The research consisted of an application of a questionnaire to those users, according to the sample design of a case study, composed by two object areas, located in São Carlos (São Paulo State, Brazil), that use compensatory techniques on drainage. The Study Area I UFSCar, consists of a university campus, with the sample of 90 students, 19 employees and 40 professors; Study Area II, Montreal condominium, a residential space with the sample of 50 residents. The development of the questionnaires was based seeking to answer doubts and questions that arose during the process of implementation of compensatory techniques on UFSCar campus Study Area I, together with issues debated on Research Group G-Hidro. Results showed good acceptance of the existent legislation and, consequently, of the techniques, indicating that the lack of information is the main obstacle to their appliance. It is expected that the obtained results contribute to subsidize actions of straightening and enlargement of sustainable practices on urban drainage. / O Brasil, nas últimas décadas, tem experimentado um crescimento urbano acelerado. Dados do IBGE- 2010 demonstram que 84% da população brasileira já vive na área urbana. Aliado a esse crescimento, o sistema clássico de drenagem urbana gradualmente tem se mostrado insuficiente e ineficiente quanto à questão de controle de enchentes, qualidade da água, qualidade de vida da população e sustentabilidade ambiental. Uma alternativa para essa questão é a aplicação do conceito de desenvolvimento de baixo impacto (LID) no processo de planejamento urbano, através de Práticas de Gestão Integrada (IMPs) com a utilização de técnicas compensatórias (TCs) para o manejo das águas pluviais urbanas, buscando compensar as alterações no ciclo hidrológico natural, provocadas pela urbanização. Neste contexto, esse trabalho analisou sob a ótica dos usuários de espaços urbanos público e privado, a aplicação de Técnicas Compensatórias (TCs) na drenagem urbana, considerando os aspectos legais, ambientais e paisagísticos, de projeto, de construção, de uso e manutenção. A pesquisa consistiu na aplicação de questionário junto aos usuários dos espaços, de acordo com o planejamento amostral de um Estudo de Caso composto por duas áreas de estudo localizadas no município de São Carlos, Estado de São Paulo, que utilizam técnicas compensatórias (TCs) na drenagem. A Área de estudo I UFSCar, trata-se de um campus de uma instituição pública de ensino superior, com uma amostragem de 90 alunos, 19 funcionários e 40 docentes; a Área de estudo II Residencial Montreal, um condomínio residencial, com uma amostragem de 50 moradores. A elaboração dos questionários foi fundamentada buscando responder dúvidas e indagações surgidas no decorrer do processo de implantação das técnicas compensatórias no campus da UFSCar Área de estudo I, associadas às questões debatidas no Grupo de Pesquisa G-Hidro. Os resultados demonstraram boa aceitação da legislação existente e consequentemente das técnicas, evidenciando-se que a falta de informação é o principal empecilho para ampliação da prática das técnicas. Esperase que os resultados obtidos contribuam para subsidiar ações de fortalecimento e ampliação de práticas sustentáveis na drenagem urbana.

Low impact developments (LID) have been used to mitigate the effects of urbanization on the hydrological cycle. However, there is a lack of studies on LID performance in subtropical climates and under potential impacts of climate change scenarios. This dissertation evaluated the impacts of two climate change scenarios (RCP 4.5 and 8.5) on urban drainage with pollutants and their effect on LID practice efficiency located in a subtropical climate, with Cfa classification according to Köppen and Geiger. First, the inlet quantity and quality parameters were calibrated. The buildup/washoff model was evaluated, comparing load calibration and concentration of pollutants: chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC), phosphate (PO4) (NH3), iron (Fe), cadmium (Cd) and zinc (Zn). Pollutant washing was studied in the area of the bioretention catchment using historical rainfall data between 2013 and 2017, analyzing the influence of the buildup/washoff parameters of each pollutant in the input mass. Afterwards, Eta5x5km (INPE) climate change scenarios were disaggregated to 5-minute intervals by the modified Bartlett-Lewis method. The disaggregated series was used to estimate the impacts of climate change on urban drainage into the bioretention. Therefore, a simple model, developed specifically for the study bioretention cell, was used to estimate the qualitative-quantitative efficiencies of each period of the climate change scenarios. According to the data acquired from INPE, climate change will result in a fall in the volume of rainfall in São Carlos, resulting in lower volumes of surface runoff. The impacts on pollutant washing, however, vary according to the buildup/washoff parameters, explained by a sensitivity analysis. Climate change does not affect the bioretention quantitative efficiency very much: 81.7% from 1980 to 1999 to 81.4% and 81.3% from 2080 to 2099 for CPR scenarios 4.5 and 8.5. The pollutant removal efficiencies, as well as the washing, depend on buildup/washoff characteristics. One of the main consequences of climate change is a drop in the runoff quality. However, even with quantitative efficiency being maintained, bioretention is capable of mitigating this increase in the concentration of pollutants in urban drainage. Thus, the LID will help preserve the quality of downstream rivers, whose volumes will already have diminished by the decrease in rainfall volume. / Técnicas compensatórias de drenagem (TC) vêm sido utilizadas para mitigar efeitos da urbanização no ciclo hidrológico. Entretanto faltam estudos sobre a performance destas TCs em clima subtropical e sob potenciais impactos de cenários de mudanças climáticas. Esta dissertação avaliou os impactos de dois cenários de mudanças climáticas (RCP 4.5 e 8.5) sobre o escoamento superficial urbano com poluentes e sua afetação na eficiência da TC localizada em clima subtropical, classificação Cfa segundo Köppen e Geiger. Primeiro se calibrou os parâmetros de quantidade e qualidade do escoamento superficial na entrada da biorretenção. O modelo buildup/washoff foi avaliado, comparando-se calibração da carga e concentração de poluentes: demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (TOC), fosfato (PO4), nitrato (NO3), nitrito (NO2) amônia (NH3), ferro (Fe), cadmio (Cd) e zinco (Zn). Então se estudou a lavagem de poluentes na área de contribuição da biorretenção com histórico de precipitação entre 2013 e 2017 e analisando a influência dos parâmetros buildup/washoff de cada poluente na entrada de massa. Em seguida, cenários de mudanças climáticas Eta-5x5km (INPE) foram desagregados em intervalos de 5 minutos, pelo método de Bartlett-Lewis modificado. A série desagregada foi utilizada para se estimar os impactos das mudanças climáticas na drenagem urbana, a incidir na biorretenção. Então um modelo simples desenvolvido especificamente para a biorretenção em estudo foi usado para se estimar as eficiências quali-quantitativas de cada período dos cenários de mudanças climáticas. Os dados adquiridos do Inpe mostram que as mudanças climáticas resultarão em uma queda no volume de chuvas em São Carlos, resultando em menores volumes de escoamento superficial. Os impactos na lavagem de poluentes, entretanto, variam de acordo com os parâmetros buildup/washoff, explicados por uma análise de sensibilidade. As mudanças climáticas pouco afetam a eficiência quantitativa da biorretenção, 81.7% no período 1980-1999 para 81.4% e 81.3% no período 2080-2099 para cenários RCP 4.5 e 8.5. Já as eficiências de remoção de poluentes, assim como a lavagem destes, dependem das características buildup/washoff de lavagem. Uma das principais consequências observadas das mudanças climáticas é uma queda na qualidade do escoamento. Porém, mesmo com eficiência quantitativa sendo mantida, a biorretenção é capaz de amenizar essa o aumento na concentração de poluentes na drenagem urbana. Assim, a técnica ajudará a preservar a qualidade dos rios à jusante, que já terão seus volumes diminuídos pela queda no volume de chuva.

Submitted by Romulus Lima (romulus.lima@ufpe.br) on 2015-03-04T19:05:49Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Arthur Paiva Coutinho.pdf: 3881282 bytes, checksum: 04e154f5454d7bc2dd0c520af924246e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T19:05:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Arthur Paiva Coutinho.pdf: 3881282 bytes, checksum: 04e154f5454d7bc2dd0c520af924246e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2011-08 / FACEPE / Em áreas urbanas, a crescente ocupação e impermeabilização dos lotes aliada à falta de planejamento ambiental, tem resultado no aumento considerável de áreas impermeáveis como, por exemplo: telhados, ruas, estacionamentos e outros, os quais alteram significativamente as características qualitativas e quantitativas do ciclo hidrológico. A consequência deste fato é a ocorrência indesejada de problemas de desconforto urbano como as enchentes, o aumento da temperatura, o efeito estufa, e a degradação das águas pluviais, dentre outros. No caso de Pernambuco, o problema já existe nas áreas urbanas da Região Metropolitana do Recife que por serem muito planas e com baixa declividade apresentam muitos problemas de alagamentos principalmente nos meses de maio, junho e julho. Sistemas de infiltração como pavimentos permeáveis, apresentam-se como alternativas que permitem uma redução do pico e dos volumes dos hidrogramas de escoamento superficial gerados, permitindo também uma redução da carga poluente, além de favorecer a recarga quantitativa dos lençóis freáticos por infiltração. O objetivo geral deste trabalho é o estudo do uso da técnica pavimento permeável no amortecimento de alagamentos por ocasião das chuvas torrenciais na cidade do Recife. O pavimento foi dimensionado para um tempo de retorno de 2 anos e foi executado no estacionamento do Centro de Tecnologia e Geociências da UFPE resultando em uma seção de 64 cm de espessura. O trabalho consta de um monitoramento durante duas quadras chuvosas nos anos de 2010 e 2011 de varáveis com precipitação pluviométrica, níveis d’água diários e automáticos da camada de reservatório do pavimento além do monitoramento diário do potencial matricial da água no solo permitindo avaliar a dinâmica de redistribuição da água infiltrada. O solo do material de revestimento e do subleito foram caracterizados utilizando a metodologia Beerkan. Além disso, foram realizadas simulações numéricas do escoamento e da dinâmica da água no solo (subleito) do pavimento utilizando o Hydrus 1- D, analisando cenários de escoamento, considerando chuvas de projeto baseadas na Metodologia do Bureau Reclamation, chuvas com intensidade constante para vários tempos de retorno. Como dados de entrada foram utilizados as características do solo suporte do experimento como granulometria e parâmetros da curva de retenção de água no solo, além dos potenciais medidos diariamente. Como resultados observou-se que a camada do revestimento apresentou características de infiltração maiores que a camada do subleito, alguns eventos apresentaram extravasamento mostrando que a metodologia de dimensionamento adotada tinha subdimensionado o sistema, os níveis d’água na camada do reservatório apresentaram elevada sensibilidade aos eventos de precipitação. Além disso, o pavimento mostrou capacidade para drenar, em menos de 24 horas, o seu volume mostrando-se preparado para receber o aporte de água decorrentes de outros eventos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3898.pdf: 8411793 bytes, checksum: 7a8cb8b4771e50a445e7c52217a51ace (MD5) Previous issue date: 2011-08-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / Infiltration systems aim to reduce the effects of urbanization, waterproofing and runoff, acting at the origin of the runoff. The objective of this project was to monitor a Filter - Swale Trench (FVT) system, built at UFSCar s campus in real scale by retaining the runoff produced by waterproofed areas. The FVT system was built in soil described as sandy loam, with infiltration capacity between 2,30x10-5 and 6,05x10-6 meters/second, and was obtained by doing testes in field using double ring infiltrometer and inverted well, respectively. The FVT system was monitored by measuring the precipitation, the inflow system, the level of water stored, and by verifying that the system functioned during the rainfalls. Sixty rainfalls were monitored, with up to a 48 year return period, with no extravasations. We observed differences between the design and operation of the system, such as the catchment area, the infiltration area and losses in the channel distribution. This shows that the structure is larger than actual scenario. We compared the fine content of the gravel and sand filter and the geotextile s permeability of the infiltration trench, sampled after construction and after about a year of system operation. After the period of operation, the gravel and sand filter showed an average reduction in fine content of 29% and 52%, respectively. The geotextile showed partial clogging, which reduced its permeability by an average of 45%. The system has been modeled using the PULS method and SWMM model. The PULS modeling method allowed us to determine the water storage level satisfactorily. Graphically, the storage level curves are similar, with average values of the Nahs - Sutcliffe coefficient (NS) of 0,43, a mean maximum storage level error of 29% and mean empting time absolute error of 36%, obtained in the validation model. The SWMM model enabled the microbasin simulation to run a Departmento de Medicina bulding and the FVT system performed unsatisfactorily and demonstrated some limitations. The model validation presented absolute mean errors of peak runoff at 58%, accumulated inflow volume of 35%, mean error of the maximum storage level of 72%, mean error of emptying time of 79%, mean NS values of inflow of 0,02 and mean NS values of storage level of - 0,79. Using the SWMM model resulted in lower levels of storage and smaller emptying times than those using the PULS model. The system maintenance summed up in cleaning the land, removing sediments from the measurement channel, and performing gardening services. The system maintenance cost in the first year of operation was R$ 85,00 / month or R$ 0,67 for each square foot of impervious drained area, considered high compared to maintenance costs of conventional drainage systems. / Estruturas de infiltração objetivam minimizar os efeitos da urbanização, da impermeabilização do solo, do aumento do escoamento superficial direto (ESD) e das inundações, agindo na origem da produção do ESD. O objetivo deste trabalho foi monitorar e modelar um sistema Filtro - Vala - Trincheira de infiltração (FVT), construído no campus da UFSCar em escala real para retenção do ESD produzido por áreas impermeabilizadas. O sistema FVT foi construído em solo caracterizado como areia média argilosa, com capacidade de infiltração entre 2,30x10-5 m/s e 6,05x10-6 m/s, obtidas em ensaio de campo com duplo anel e poço invertido, respectivamente. Fez-se o monitoramento do sistema FVT através de medidas de precipitação, vazão afluente ao sistema, nível de água armazenado na trincheira e vala de infiltração e verificação do funcionamento do sistema durante as chuvas. Foram monitorados 60 eventos de chuva com até 48 anos de período de retorno, sem registro de extravasamento do sistema. Observaram-se diferenças entre projeto e operação do sistema, como área de captação, área de infiltração e perdas no canal diafragma de distribuição. Constatou-se que a estrutura está superdimensionada para o cenário atual. Compararam-se o teor de finos da brita de preenchimento e da areia do filtro e a permeabilidade do geotêxtil da trincheira de infiltração, amostrados após a construção e após o funcionamento de um ano do sistema. Após o período de funcionamento, a brita de preenchimento e a areia do filtro apresentaram redução do teor de finos em média de 29% e 58%, respectivamente. O geotêxtil apresentou colmatação parcial e redução de sua permeabilidade em média em 45%. Modelou-se o sistema de infiltração utilizando PULS e o modelo SWMM. A modelagem pelo método de PULS possibilitou representar as etapas de funcionamento do sistema FVT e nível de armazenamento de maneira satisfatória. Graficamente, as curva de nível de armazenamento são semelhantes, com valores médios de coeficiente de Nahs - Sutcliffe (NS) de 0,43, de erro absoluto de nível máximo de 29% e de erro absoluto dos tempos de esvaziamento de 36%, obtidos na validação do modelo. A modelagem utilizando SWMM possibilitou a simulação da microbacia composta pelo Edifício do Departamento de Medicina e sistema FVT de maneira insatisfatória e apresentando limitações. A validação do modelo resultou em erros médios absolutos das vazões de pico afluente ao sistema de 58%, de volume afluente de 35%, de nível máximo de armazenamento 72%, de tempo de esvaziamento de 79%, de NS médio das vazões afluentes de 0,02 e de NS médio dos níveis de armazenamento de -0,79. As modelagens utilizando SWMM resultaram em menores níveis de armazenamento e menores tempos de esvaziamento do que aquelas utilizando PULS. A manutenção do sistema FVT resumiu-se em serviços de limpeza do terreno, remoção de sedimento do canal de medição e serviços de jardinagem. O custo de manutenção do sistema em seu primeiro ano de funcionamento foi de R$85,00/mês ou R$0,67 por unidade de área impermeável drenada, considerado alto em relação aos custos de manutenção de sistemas de drenagem convencional.