Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Green roofs (GRs) have as one of its principal advantages the stormwater retention. To evaluate this quality at different spatial scales, and face to not observed events, hydrological modelling is required. In Brazil, studies related to the hydrological modelling of GRs are incipient. Thus, this research had as main objective the analysis of the efficiency of GRs in the stormwater runoff control at different spatial scales, simulating an urban watershed, where conventional roofs were replaced by GRs. To reach this objective were accomplished the following processes: monitoring of rainfall-runoff events of an experimental GR; calibration of the GR effective rainfall volume by the modified SCS-CN method; development of a rainfall-runoff hydrological model for the GR; design of a micro drainage networks system simulating the watershed without GRs and using design storms; simulation of the watershed with the implementation of GRs to evaluate the impact on the reduction of peak flows and volumes propagated into the drainage networks face to observed rainfalls. Calibrated average CN resulted in 83, staying within the expectations when compared to values found by other authors for GR with similar characteristics. In this calibration was also possible to notice the GR retained in average 45% of each rainfall event volume. In the development of the GR model, initially was calibrated the runoff propagation using models known in the hydrological field: kinematic wave (KW) and the synthetic unit hydrograph of the SCS (SCS-UH). None of these models produced satisfactory results, then was developed a propagation model based in the SCS-UH method, which was called synthetic unit hydrograph of modular GR (MGR-SUH), proposing changes in some of its parameters. MGR-SUH produced satisfactory results, with the Nash-Sutcliffe coefficient resulting in 0,86, which was substantially bigger than the values obtained using the KW and SCS-UH models (0,67). Related to the reduction of peak flow in the micro drainage networks, the implementation of GR in the plots allowed to reduce one commercial diameter in 33 and 52% of the drainage networks stretches, for systems designed to 5 and 10-year return period design rainfall, respectively. Reductions were possible at different scales, both in stretches located at beginning of network, with few blocks contributing, and stretches located at end of network, with several blocks contributing. Besides, it was evaluated the GR effect at the different analyzed scales, with bigger efficiency at small scale (in average, the volume and peak flow reductions at the plot scale were 48 and 57%, respectively), than at block(s) scale, where these reductions were 32 and 38%. Also was found that the biggest reductions happened in events of smallest rainfall volume. Thus, this research allowed to conclude that the effectiveness of the GR in the stormwater runoff control decreases as the scale used increases, and also as increases the volume and intensity of the rainfall. / Os telhados verdes (TVs) têm como uma das suas principais vantagens a retenção de águas pluviais. Para avaliar essa característica em diferentes escalas espaciais, e frente a eventos ainda não monitorados, é imprescindível o uso de modelagem hidrológica. No Brasil, os estudos relacionados à modelagem hidrológica de TVs são incipientes. Portanto, esta pesquisa teve como principal objetivo analisar a eficiência de TVs no controle do escoamento pluvial em diferentes escalas espaciais, a partir de simulações de uma bacia hidrográfica urbana, onde telhados convencionais foram substituídos por TVs. Para isso, foram realizados os seguintes procedimentos: monitoramento de eventos de chuva-vazão de um TV experimental; calibração do volume de chuva efetiva do TV pelo método do CN-SCS modificado; desenvolvimento de um modelo hidrológico do tipo chuva-vazão para o TV; dimensionamento de um sistema de redes de microdrenagem para a bacia simulada sem os TVs utilizando chuvas de projeto; simulação da bacia com uso de TVs para verificar o impacto na redução das vazões de pico e volumes propagados nas redes de drenagem frente a chuvas observadas. O CN médio calibrado para o TV resultou em 83, ficando dentro das expectativas quando comparado com valores encontrados por outros autores para TV com características semelhantes. Nessa calibração também foi possível observar que, em média, o TV reteve 45% do volume de cada evento de chuva. No desenvolvimento do modelo de TV, inicialmente foi calibrada a propagação do escoamento superficial com o uso de modelos conhecidos no meio hidrológico: de onda cinemática (OC) e o hidrograma unitário sintético do SCS (HU-SCS). Como nenhum desses modelos produziu resultados satisfatórios, foi desenvolvido um modelo de propagação baseado na metodologia do HU-SCS, chamado de hidrograma unitário sintético de TV modular (HUS-TVM), sugerindo-se alterações em alguns dos seus parâmetros. O HUS-TVM produziu resultados satisfatórios, com o coeficiente Nash-Sutcliffe resultando em 0,86, substancialmente maior que o obtido com os modelos de OC e HU-SCS (0,67). Com relação à redução das vazões de pico nas redes de microdrenagem, a introdução de TVs nos lotes possibilitou reduzir um diâmetro comercial em 33 e 52% dos trechos das redes de drenagem, para sistemas dimensionados para chuvas de projeto com 5 e 10 anos de período de recorrência, respectivamente. As reduções foram possíveis em diferentes escalas, tanto em trechos de início de rede, com poucos quarteirões contribuintes, como os de final de rede, com vários quarteirões contribuintes. Ainda, verificou-se o efeito do TV nas diferentes escalas analisadas, sendo que sua eficiência foi mais pronunciada em menor escala (em média, as reduções de volume e vazão de pico no lote foram de 48 e 57%, respectivamente), do que em escala de quarteirão(ões), onde essas reduções foram de 32 e 38%. Constatou-se, também, que as maiores reduções ocorreram nos eventos de menor volume de chuva. Portanto, o trabalho permitiu concluir que a efetividade do TV na redução do escoamento pluvial diminui à medida que se aumenta a escala utilizada, e quanto maior é o volume e intensidade da chuva.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/7860 |
| Date | 22 August 2014 |
| Creators | Lorenzini Neto, Francisco |
| Contributors | Tassi, Rutinéia, Moruzzi, Rodrigo Braga, Bayer, Debora Missio |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFSM, BR, Engenharia Civil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300100000003, 400, 500, 300, 300, 500, e05ccd2e-dc41-44be-9193-f56ab7c01df2, 3600f271-3126-4fb6-aeed-6ab719ee0ca7, 32895544-890d-4d97-9963-ca165a41c2bc, 42235882-6fa5-43ee-ac98-b4c9fbb46d5e |
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