Water distribution networks are being designed by traditional methods based on rules-of-thumb and personal experience of the designer. However, since there is no unique solution to any network design, namely there are various combinations of pipes, pumps, tanks all of which satisfy the same pressure and velocity restrictions, it is most probable that the design performed by traditional techniques is not the optimum one. This study deals how an optimization technique can be a useful tool for a designer during the design to find a solution. The method used within the study is the partial enumeration technique developed by Gessler. The technique is applied by a commercially available software, i.e. WADISO SA. The study is focused on discrepancies between a network designed by traditional techniques and the same network designed by partial enumeration method. Attention is given to steps of enumeration, which are basically grouping of pipes, candidate pipe size and price function assignments, to demonstrate that the designers can control all the phases of optimization process. In this respect, special attention is given to price functions to show the effect of them on the result. The study also revealed that the cost of fitting materials cannot be included in the price function although it may have significant effect in a system composed of closely located junctions. The results obtained from this study are useful to show that although optimization methods do not provide a definite solution / partial enumeration method can assist designers to select the optimum system combination.

La thèse est structurée autour de quatre articles. Le premier article - What determines efficiency? An analysis of the Italian water sector – offre une évaluation d’efficience du plus grand échantillon d’entreprises italiennes dans le secteur de l’eau qui ait jamais été rassemblé. Cela sur un horizon temporel de quatre ans. Le deuxième article – Hydropower rent in Northern Italy: economic and environmental concerns in the renewal procedure – a deux objectifs: le premier est d’estimer la rente de l’hydroélectricité en Italie, ce qui n’a jamais été intenté auparavant ; le seconde est d’analyser le trade-off entre l’appropriation de la rente et les améliorations environnementales. Le troisième article – Estimating a performance-based environmental fee for hydropower production: a choice experiment approach – développe une redevance basée sur la performance environnementale à mesure non seulement d’internaliser les coûts environnementaux que l’hydroélectricité détermine, mais aussi d'inciter les producteurs à aller au delà de la régulation environnementale existante : de cette façon, ils payent moins. Enfin, le quatrième article – Cheaper electricity or a better river? Estimating fluvial ecosystem value in Southern France – applique la méthodologie CE à l’étude du trade-off potentiel entre revenue-sharing et améliorations environnementales dans la Vallée d’Aspe (Pyrénées français), où plus de 100 MW de capacité hydroélectrique sont installés. / The thesis is structured as a collection of four papers and it is ideally divided into two parts: the first one, composed of just one paper, is an efficiency analysis of the Italian integrated water sector; the second part, made of the other three papers, is thematic and studies hydropower production in terms of rent generation and environmental impacts.The first paper – What determines efficiency? An analysis of the Italian water sector – offers an original evaluation of the efficiency of the biggest sample ever gathered of Italian water companies over a period of four years.The first paper of the thematic part – Hydropower rent in Northern Italy: economic and environmental concerns in the renewal procedure – has two objectives: the first one is to estimate the hydropower rent in Italy, which has never been done before; the second one is to investigate the trade-off between rent seizing and environmental improvements.The second thematic paper – Estimating a performance-based environmental fee for hydropower production: a choice experiment approach – develops a performance-based environmental fee able not only to internalize the environmental costs that hydropower causes, but also to stimulate producers to outperform existing environmental regulation: the more they outperform, the less they pay.Finally, the third thematic paper – Cheaper electricity or a better river? Estimating fluvial ecosystem value in Southern France – applies the DCE approach to study the potential trade-off between revenue-sharing and environmental improvements in the Aspe valley, located in the French Pyrenees, where more than 100 MW of hydropower capacity are installed.

Orientadora: Profa. Dra. Roseli Frederigi Benassi / Tese ( doutorado)- Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / Os reservatórios de água, além de garantir a potencialidade das usinas hidrelétricas, contribuem para o abastecimento público de muitas cidades localizadas próximas a seus domínios hídricos. Na perspectiva de uma pesquisa qualitativa, este trabalho tem como objetivo analisar criticamente a gestão pública do reservatório Billings e a gestão privada do reservatório de Barra Bonita, ambos localizados no Estado de São Paulo, buscando compreender os conflitos que envolvem o uso dos reservatórios e analisar os fatores que resultam nos principais passivos ambientais envolvidos. A hipótese geral sustenta a ideia de que a análise dos conflitos pelo uso da água em reservatórios pode contribuir na compreensão da gestão das empresas que sobre eles atuam e subsidiar a análise dos passivos ambientais existentes nos reservatórios. Trata-se de uma pesquisa realizada por meio da análise de ações desempenhadas por empresas controladas pelo poder público e privado, além da participação da Marinha do Brasil, representada pela Capitania Fluvial do Tietê-Paraná. As análises dos resultados foram norteadas por referenciais teóricos e experimentais. Como metodologia, foram aplicadas entrevistas a representantes da Empresa Metropolitana de Águas e Energia S.A. (Emae), Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb), Companhia de Saneamento do Estado de São Paulo (Sabesp) e American Electrical Systems (AES-Tietê) e a um representante da Capitania Fluvial do Tietê-Paraná (Marinha do Brasil) visando compreender os conflitos no uso dos reservatórios e permitir analisar sua gestão e os fatores que resultam nos principais passivos ambientais envolvidos. Os resultados identificaram dificuldades em conduzir uma gestão compartilhada entre os usuários e operadores dos reservatórios e que a existência de conflitos pode estimular uma gestão compartilhada em prol da melhoria dos recursos hídricos. A partir de tais análises, será possível elaborar medidas que reduzam os passivos ambientais que atingem os reservatórios. / Water reservoirs, besides ensuring the potential of hydropower plants, contribute to the public supply of many cities located in the surrounding environment. In the perspective of a qualitative research, this study intended to analyze the public management of Billings reservoir and the private management of the Barra Bonita reservoir, both located in the state of São Paulo, trying to understand the conflicts involving the use of reservoirs and analyze the factors that result in major environmental liabilities involved. The general hypothesis supports the idea that the analysis of conflicts over the use of water reservoirs can contribute to the understanding of the management of the companies that explore them and can subsidize the analysis of existing environmental liabilities in the reservoirs. This survey is conducted by the analysis of actions performed by companies controlled by private and public authority, as well with the participation of the Navy of Brazil, represented by the River Captaincy of Tietê-Paraná. The analyzes of the results were guided by theoretical and experimental reference. Interviews were applied to representatives of Metropolitan Water and Energy Company (Emae), Environmental Sanitation Technology Company (Cetesb), Sanitation Company of the State of São Paulo (Sabesp) and American Electrical Systems (AES Tiete) and a representative of the River Captaincy of Tietê-Paraná (Brazil Navy) aiming to understand the conflicts in the use of reservoirs and allow to analyze their management and the factors that result in major environmental liabilities involved. Results identified conflicting actions and difficulty in driving a shared management between reservoirs users and operators to improve water resources. This way, it is possible to suggest measures to reduce environmental liabilities that reach reservoirs.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5383084 bytes, checksum: a1ad7fe923d3922eba517c7aa27cfa01 (MD5) Previous issue date: 2012-06-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This thesis aims to develop a robust computational model with a view to multivariate calibration of hydraulic models of water distribution systems, enabling the identification of possible irregularities such as leaks, obstructions in the pipes, valves, dead or strangled and incompatibilities regarding the modeling to real data. The model LenhsCalibra - software developed in this thesis for the application of multivariate calibration algorithm proposed - incorporates two distinct alternatives for calibration of distribution networks. The first alternative uses an iterative algorithm, the other is carried out by Multiobjective Genetic Algorithms. The calibration process aims at using networks modeled in Epanet hydraulic simulator, adjust the differences of state variables of the network giving information consistent with their respective real networks. The calibration process allows the proposed use up to seven variables: the roughness, the demand, the pressure drop is unique, the topographic, leaks, valve diameters and, simultaneously, or any combination thereof. Depending on the characteristics of the network to be modeled and calibrated you can set limits for the variables and choose which variables to calibrate. The experimental application was carried out at the Laboratory for Energy Efficiency and Water Sanitation UFPB through its Pilot System for Water Distribution. The results showed that the algorithm has good convergence with respect to processing time and the approximation of the measured and calculated values, as well as enables the identification of problems by analyzing the parameters resulting from calibration, thus providing support for a more accurate rehabilitation. / Este trabalho de tese tem por objetivo desenvolver um modelo computacional robusto com vistas à calibração multivariada de modelos hidráulicos de sistemas de distribuição de água, possibilitando a identificação de possíveis irregularidades como: vazamentos, obstruções nas tubulações, válvulas inoperantes ou estranguladas e incompatibilidades na modelagem referente aos dados reais. O modelo LenhsCalibra software desenvolvido nesta tese para aplicação do algoritmo de calibração multivariado proposto incorpora duas alternativas distintas para calibração de redes de distribuição. A primeira alternativa utiliza um Algoritmo Iterativo, a outra é realizada através dos Algoritmos Genéticos Multiobjetivo. O processo de calibração tem por objetivo, utilizando redes modeladas no simulador hidráulico Epanet, ajustar as diferenças das variáveis de estado da rede produzindo informações compatíveis com suas respectivas redes reais. O processo de calibração proposto permite utilizar até sete variáveis: a rugosidade, a demanda, a perda de carga singular, a cota topográfica, vazamentos, diâmetros e válvulas, simultaneamente, ou qualquer combinação delas. Dependendo das características da rede a ser modelada e calibrada é possível definir limites para as variáveis e escolher quais variáveis calibrar. A aplicação experimental foi realizada no Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento da UFPB através do seu Sistema Piloto de Distribuição de Água. Os resultados mostraram que o algoritmo tem uma boa convergência com relação ao tempo de processamento e a aproximação dos dados medidos e calculados, assim como possibilita a identificação de problemas mediante análise dos parâmetros resultantes da calibração, proporcionando assim subsídios para uma reabilitação mais precisa.

O polietileno de média densidade (PEMD) é um polímero termoplástico parcialmente cristalino, cujo uso tem crescido bastante em aplicações de engenharia, como em tubos plásticos para sistemas de distribuição de água e de gás. Sob carga constante, entretanto, este material pode eventualmente apresentar fratura por fluência, por meio de um mecanismo de crescimento lento de trincas, provocando acentuadas perdas por vazamento nos sistemas. Os métodos atuais empregados pela indústria para estimar a durabilidade dos tubos são caros, demorados, pouco práticos e imprecisos. Busca-se o desenvolvimento de técnicas mais eficientes, sendo que os métodos da mecânica da fratura são promissores no sentido de descrever a etapa de propagação da trinca. Ensaios de mecânica da fratura, entretanto, requerem a introdução de pré-trincas nos corpos de prova. Sabe-se que as técnicas artificiais de introdução de pré-trincas causam algum tipo de dano na matriz polimérica, que pode ou não afetar os resultados dos ensaios, dependendo dos eventos que ocorrerem após o carregamento inicial. A principal propriedade requerida de um método de introdução de pré-trinca, portanto, é reprodutibilidade. Neste estudo foram aplicados três importantes métodos de mecânica da fratura ao PEMD e investigados os efeitos de diferentes técnicas de introdução de pré-trincas sobre os resultados dos ensaios e sobre as estruturas de deformação na matriz do material na ponta da trinca. Os ensaios de tenacidade à fratura no estado plano de deformação - KIc - foram realizados em condições criogênicas, em vista do comportamento dúctil do material à temperatura ambiente, sendo que a estratégia mostrou-se satisfatória. Os resultados dos ensaios de Integral-J sugerem que o método pode não ser aplicável ao PEMD, devido ao peculiar mecanismo de fratura do material. O método do trabalho essencial de fratura - EWF - se aplica bem ao PEMD. Os resultados dos ensaios de KIc e EWF demonstraram que diferentes técnicas de introdução de pré-trincas provocam diferentes estruturas de deformação no material na ponta da trinca e afetam os resultados de ensaios de fratura no PEMD. Os resultados de EWF demonstraram ainda que o processamento também afeta as propriedades de fratura do material. É proposta uma nova técnica para a introdução de pré-trincas, com características mais naturais, a qual requer estudos complementares para seu aperfeiçoamento. / Medium density polyethylene (MDPE) is a semicrystalline thermoplastic polymer that has been increasingly used in engineering applications, as plastic pipes for water and gas distribution systems. Under constant load, however, this material may occasionally present creep failure, by means of a mechanism of slow crack growth, leading to leakage losses in the systems. Current methods used by industry to estimate durability of pipes are expensive, time consuming, non practical and inaccurate. The development of more efficient methods is a common target and fracture mechanics methods are promising in describing the crack propagation stage. Fracture mechanics testing methods, however, require the introduction of pre-cracks into the specimens. It is known that artificial methods of introducing pre-cracks produce some damage on the polymeric matrix, which may or not affect the results of tests, depending on the events that occur after the initial loading. Main propriety required of a pre-crack introducing method, therefore, is reproducibility. In this study three important fracture mechanics methods were applied to MDPE and the effects of different methods of pre-cracking over test results and over deformation structures of material matrix at the crack tip were investigated. Plane-strain fracture toughness - KIc tests were performed under cryogenic conditions, in view of the ductile behavior of material at room temperature and this strategy was well succeed. Results of Integral-J tests suggest that this method may not be applicable to MDPE, due to the peculiar fracture mechanism of the material. The essential work of fracture method EWF is well suited to study MDPE. The results of KIc and EWF tests showed that different pre-cracking methods cause different deformation structures in the material at the crack tip and affect the fracture tests with MDPE. EWF results showed also that the processing affect the fracture properties of materials too. It is proposed a new method for introducing pre-cracks, with more natural characteristics that requires complementary studies for its improving.

Reconhecendo-se a importância da água como recurso natural limitado e considerando-se a perspectiva de crescimento do contingente populacional urbano, faz-se necessária uma investigação dos sistemas de distribuição de água para abastecimento, por tratarem-se de infra-estruturas básicas comuns aos núcleos populacionais do mundo todo. O planejamento da reabilitação das redes de distribuição de água torna-se de fundamental importância considerando os recursos financeiros limitados e o comportamento operacional desses sistemas que são alterados ao longo do tempo devido ao processo de deterioração de seus componentes. O presente trabalho representa um esforço no sentido de considerar objetivos mais promissores na análise de reabilitação de redes. Dessa maneira, foram considerados: custo, benefício, vazamentos e confiabilidade. Este trabalho apresenta contribuições às análises multiobjetivo via algoritmos genéticos, propriciando um aprimoramento do algoritmo Multiobjective Genetic Algorithm (MOGA) e realizando investigação dos operadores (recombinação e mutação) e dos métodos Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA), Strength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA) e Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA II). Do ponto de vista hidráulico, este trabalho introduz tanto perdas por vazamentos como demanda variável com a pressão, proporcionando uma análise mais realística do problema. Os estudos desenvolvidos para redes hipotéticas e para um sistema real, possibilitaram que soluções satisfatórias fossem obtidas, chegando-se inclusive a uma proposição do conceito de programação dinâmica para o caso multiobjetivo. / Recognizing the importance of water as a limited natural resource and considering the prospect of continued population growth, it is important to investigate water distribution systems which are common to all urban infrastructures. Planning of the water distribution network rehabilitation becomes additionally important given economic constraints and operational behavior these systems which modifies in time due to deterioration of water networks. The present work is an effort to consider the multiple objectives in the water network rehabilitation analyses. Four objectives were considered: cost minimization, benefit maximization, leakage minimization and reliability maximization. In addition, it presents some contributions to multiobjective optimization methodology by genetic algorithms, offering an improvement of Multiobjective Genetic Algorithm (MOGA). A detailed investigation is conducted on genetic operators (recombination and mutation) comparing some existing multiobjective optimization methods (Multiobjective Genetic Algorithm - MOGA, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm - NSGA, Strength Pareto Evolutionary Algorithm - SPEA and Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm - NSGA II). As regards the hydraulic analysis, this work introduces both leakages and pressure dependent demands in the simulations, providing a more realistic representation of actual field situations. The present study employs hypothetical networks and a real network obtaining satisfactory solutions. Further, dynamic programming concept is also incorporated into the multiobjective optimization framework.

Orientador: Paulo Vatavuk / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-14T17:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PaliniJunior_Luis_M.pdf: 15139226 bytes, checksum: aa068532965e118fcf5ad622f3471d4e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Atualmente a água para consumo humano caracteriza-se, cada vez mais, por agregar valor econômico e social, face à relação estratégica entre a sua demanda crescente em detrimento da oferta tendendo a escassez, principalmente nos grandes centros urbanos, desta forma, a ocorrência de elevados índices de perdas físicas nos sistemas de abastecimento de água constitui um grande problema a ser enfrentado visando à busca de soluções técnicas capazes de reduzir estes indicadores a níveis mínimos aceitáveis. Neste contexto, o presente trabalho busca demonstrar a relação entre, pressão dinâmica, idade e tipo de material da tubulação e a ocorrência de perdas físicas em rede de distribuição num sistema de abastecimento de água (SAA), propondo um modelo de diagnóstico e controle de perdas físicas, baseado na integração de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) e um modelo hidráulico desenvolvido para a rede de distribuição na área de estudo, os quais em conjunto, reúnem informações do cadastro técnico, monitoramento de vazão (ofertada e consumida) e de pressão dinâmica, levantados na área de interesse, os dados de ocorrência de rupturas e fugas em redes e ramais de distribuição, levantados no sistema interno de serviços (SIS), procurando conferir ao processo de análise, dinamismo e confiabilidade. Através da coleta, manipulação e análise dos dados contemporâneos monitorados em campo e de correlações teóricas é possível a identificação de ocorrência de perdas físicas nos componentes do SAA, bem como, diagnosticar a localização aproximada promovendo maior agilidade operacional no controle e redução de perdas físicas. Para a aplicação prática, foi escolhida uma área piloto, denominada Ponte Grande, a qual configura dentre as áreas implantadas no âmbito das atividades do Comitê Interno de Controle e Redução de Perdas de Água (CICRP) para o Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) do município de Guarulhos - S.P., para qual foi desenvolvido o modelo hidráulico e executadas campanhas de monitoramento de campo no interior área em questão, buscando levantar e/ou checar dados e informações necessárias à calibração do modelo hidráulico para a rede de distribuição primária e secundária existente no interior deste setor de monitoramento. Através dos dados de pressão dinâmica atuante, verificação do cadastro técnico de rede em campo, levantamento da demanda de consumo, foi possível estabelecer uma correlação com os dados de ocorrência operacionais indutoras de perdas físicas, permitindo algumas conclusões, quais sejam, verificar que as maiores incidências de perdas físicas ocorrem onde o gradiente de pressão dinâmica é elevado e, sobretudo onde este gradiente coincide com trechos de rede, cujas instalações são relativamente mais antigas e material em ferro fundido. É possível, com a ajuda deste estudo, avaliar a necessidade de remanejamento de redes, através de um plano priorizado pela idade e tipo de material instalado, visando à redução das perdas físicas de água. / Abstract: Nowadays, the water for human consumption has been adding social and economic considerable values, due to its strategic relationship between the increasing demand in detriment to the offer, tending to scarcity, mainly in the big centers, so the occurrence of high levels of physical losses, in the water supply system (WSS), has become a great problem to be faced, seeking for technical solutions that are able to reduce the indicators to the minimum acceptable levels. In this context the present dissertation wants to show the relationship between dynamic pressure, age and type of material of pipeline and physical losses in the water supply systems (WSS), offering a diagnostic and control model of physical losses, based on the integration of a Geographic Information Systems (GIS) and a hydraulic model, developed to the study area network supply, have joined information from the technical survey, monitoring the flowing (offered and consumed) and of dynamic pressure, shown in the interest area, as well as, the occurrence data of ruptures and leakage in the WSS, raised in the information system of services (SIS), trying to confer to the analysis process, dynamism and reliability. Through the assessment, manipulation and the analysis of the contemporary data, monitored in field and the theoretical correlations, it is possible to identify the occurrence of physical losses in the components of WSS, as well as, diagnose the close location, promotion more operational agility in the control and reduction of physical losses. To apply the practice, it is chosen a pilot area, called Ponte Grande, which had inserted in the established areas in the activities of the Committee for Internal Control and Reduction of Water Losses (ICRWL) for the Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) in the municipality of Guarulhos-SP., to where, It was developed a hydraulic model and monitoring campaigns inside the area in question, seeking to get and check the data and the necessary information for the hydraulic model calibration to the primary and secondary water distribution network. Through the dynamic pressure data, network technical register verification, demand and consumption water data, it was possible to establish a correlation with physical losses operational occurrence data, allowing some conclusions, such as, verify that most of the incidences of physical losses occurs where the dynamic pressure gradient is high and, above all, where this gradient coincides with piping parts, whose installations are old and the material used was cast iron. It is possible, to evaluate, with this study, the necessity of replacing the piping, through a priority plan, according t the age and type of material used, seeking for the reduction of water physical losses. / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Em sistemas de irrigação por pivô central, a eficiência de aplicação em campo esta diretamente relacionada com a uniformidade de distribuição, afetando a economia de energia, num manejo adequado da irrigação. Foram utilizados dados de lâmina aplicada, lâmina média, vazão e comprimento de um pivô central, da região de Guaíra SP, através de uma avaliação de desempenho. Foram simuladas lâminas de água aplicadas para valores de 70%, 73%, 75%, 78%, 80%, 83%, 85%, 88%, 90%, 93% 95% e 98% do coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC), mantendo-se constante o valor da lâmina média e conseqüentemente a vazão. As receitas líquidas obtidas com essas distribuições de água foram comparadas utilizando-se cinco preços do feijão: R$1,75, R$2,00, R$2,25, R$2,50, R$2,75, R$3,00 e R$3,25 kg-1e, de igual forma, para cinco custos por consumo da água: R$ 0,01, R$ 0,02, R$ 0,03, R$ 0,04, e R$ 0,05m-3. Os resultados foram analisados considerando-se irrigação total e suplementar de 50% e 75%, nos períodos seco e úmido. A partir dos dados obtidos nas simulações verificouse que os maiores coeficientes de uniformidade proporcionam maior receita líquida e maior economia de energia para os maiores preços do produto. As irrigações suplementares possibilitaram maiores lucros e maiores economia de energia, especialmente para irrigações realizadas no período úmido / In irrigation systems by center pivot, the efficiency of applying in field is directly related to distribution uniformity, influencing in energy saving inside an appropriate irrigation management program. Were used data from applied layer, average layer, flow, and central pivot length, from Guairá SP, determined by IDE (1989) by a performance assessment. By simulation of collected layers values of 70%, 73%, 75%, 78%, 80%, 83%, 85%, 88%, 90%, 93% 95% and 98% were obtained from the Christiansen (CUC) Uniformity Coefficiency, keeping constant the average layer value and consequently the same flow. The obtained net income from those water distributions were compared using five beans prices in Brazilian currency R$1,75, R$2,00, R$2,25, R$2,50, R$2,75, R$3,00 and R$3,25 kg-1 and the same way, for five water consume costs: R$ 0,01, R$ 0,02, R$ 0,03, R$ 0,04, and R$ 0,05m-3. The outcomes were analyzed considering the supplementary and total irrigation of 50% an 75% in humid and dry seasons. From obtained data by simulations were verified that the higher uniformity coefficiencies give higher liquid recipe and greater energy saving related to higher products prices. Supplementary irrigation gives the possibility of higher profit and greater energy saving, especially when made in the humid season

No Brasil, são comuns sistemas de distribuição de água para abastecimento com elevados índices de perdas, nos quais parcela significativa das denominadas perdas físicas é devida às perdas por vazamento. Dessa maneira, o controle efetivo das perdas por vazamento e do comportamento do sistema sob as mais diversas condições operacionais é de fundamental importância, não só do ponto de vista financeiro, no que diz respeito ao desperdício da água bombeada e quimicamente tratada, mas principalmente da preservação deste recurso natural. Com o objetivo de se ter um maior conhecimento do comportamento real de uma rede de distribuição de água, técnicas de calibração, incluindo modelos para avaliação de perdas por vazamentos, vêm sendo propostas. Tais modelos devem considerar a relação pressão x vazamento, bem como a dependência pressão x demanda, face aos diferentes níveis de pressão atuantes em um sistema de distribuição de água. O presente estudo visa o desenvolvimento de uma rotina computacional que considere as perdas por vazamento e a dependência das demandas com a pressão, acoplada ao simulador hidráulico EPANET (ROSSMAN, 2000), utilizando dados de rede hipotética com vistas à calibração em termos das rugosidades absolutas, demandas, diâmetros, cotas topográficas e parâmetros do modelo de vazamentos, bem como a localização de componentes hidráulicos na rede. Para tanto, utilizam-se modelos inversos resolvidos com o suporte da tecnologia dos Algoritmos Genéticos (AGs) e procedimento híbrido (AGs e Método Simplex – NELDER & MEAD, 1965) / Brazil’s water distribution systems usually present a high percentage of so-called physical losses, of which a significant portion is caused by leakage. Therefore, it is of fundamental importance, not only from the financial standpoint – in terms of the pumped and chemically treated water – but also particularly from that of the preservation of this natural resource, to effectively control leakage and the systems’ behavior under several operational conditions. In order to gain a better understanding of the real behavior of a water distribution network, several calibration techniques, including models to evaluate leakage, have been proposed. Those models normally consider the correlation between pressure and leakage, as well as the interdependence of pressure and demand in response to the varying levels of pressure in a water distribution system. The present study seeks to extend these models through the development of a computational routine based on leakage and on pressure-dependent demand, in conjunction with the hydraulic simulator EPANET (ROSSMAN, 2000), using the data from a hypothetical network to calibrate the absolute roughness and diameter of pipes, demands and elevations of nodes and the parameters of the leakage model, as well as the location of hydraulic components in the network. To this end, inverse models are used based on the technology of Genetic Algorithms (GA) and the hybrid procedure (GA and Simplex Method - NELDER & MEAD, 1965)

O crescente adensamento populacional em grandes centros urbanos vem propiciando crescentes demandas hídricas. Esse fato aliado às limitações das fontes para abastecimento, tanto do ponto de vista quantitativo como qualitativo, impõe que políticas de gerenciamento da água sofram transformações no futuro próximo. Nesse sentido, devem merecer atenção especial as técnicas de reuso, bem como o uso racional e otimizado da água em meio urbano. O presente trabalho enfoca um dos principais aspectos do gerenciamento da qualidade da água para abastecimento, que é a manutenção do residual de cloro no interior da rede conforme a Portaria 518/2004. Trata-se de um problema complexo, uma vez que o cloro decai, ao longo do tempo, e se mistura nos nós da rede, sofrendo mudanças de concentração. Visando à modelagem e simulação do comportamento do cloro residual como uma ferramenta eficiente de gerenciamento dos sistemas de distribuição de água, muitos estudos têm sido realizados e reportados pela literatura assumindo-se que os efeitos do decaimento são representados pelos coeficientes Kbulk e Kwall. O presente trabalho realiza a calibração hidráulica e de qualidade para um setor de distribuição de água real do município de São Carlos - SP - Brasil, considerando o vazamento. Para tanto, calibradores hidráulicos já testados por outros autores foram usados, e um calibrador de qualidade para resolução do problema inverso, que utilizam em conjunto o simulador EPANET 2.0 e os algoritmos genéticos (AGs) como ferramenta de otimização, foram desenvolvidos. Foi evidenciada a importância de se considerar o vazamento na calibração hidráulica e conseqüentemente na calibração de qualidade. Foi desenvolvida também uma metodologia para a calibração dos parâmetros dos AGs através do uso do \"Particle Swarm Optimization\" (PSO). Foram testados ainda diversos modelos de vazamento para determinação de qual modelo seria capaz de representar de maneira mais fidedigna o comportamento hidráulico da rede e os resultados obtidos apontaram os modelos que admitem vazamento por comprimento linear da tubulação como sendo mais adequados. / The rising population density of large urban centers is gradually increasing water supply demands. This together with the paucity of water sources requires that the future water administration policies go through a transformation from both quantitative and qualitative points of view. Thus rational use of available water and water reuse deserve special attention in the urban environment. This study focuses on one these main aspects of water quality management, namely, the maintenance of residual chlorine in the hydraulic network according the respective Directive nº 518/2004. This is a complex problem in view of the fact chlorine decays in time and undergoes mixing at the network nodes, consequently producing changes in its concentration. Numerous studies on modeling and simulation of behavior of residual chlorine, as an efficient water distribution system management tool, have been made and reported in literature. These studies assume that chlorine decay in the network can be represented through Kbulk and Kwall coefficients. This research work conducts hydraulic and water quality calibration of a prototype water distribution sector in the city of São Carlos - SP - Brazil, while taking into account leakages in the network. Hydraulic calibration programs previously tested by others and a water quality calibration program were employed for the solution of the inverse problem for determination of unknown parameters. This problem was solved using hydraulic simulator EPANET 2.0 in conjunction with the genetic algorithms (AGs). These procedures showed the importance of considering network leakages in hydraulic calibration and consequently in the calibration of water quality. A method for the calibration of AG parameters was also developed through the use of \"Particle Swarm Optimization\" (PSO). Various representations for leakage were tested in order to identify the model that best described the hydraulic performance of the network. Thus it was possible to show that the models, which consider leakage per unit length, were the most adequate.