Otimização de reservatórios de detenção para controle da qualidade das águas pluviais

Abstract

O manejo de águas pluviais deve contemplar não somente os aspectos quantitativos mas também os aspectos qualitativos. Neste enfoque, o presente trabalho objetivou pesquisar a hipótese da viabilidade da integração, com sinergia no aspecto construtivo e econômico, dos controles da quantidade e da qualidade de água na macrodrenagem urbana, com experimentação em um estudo de caso. O trabalho consistiu em cinco etapas metodológicas: (i) obtenção de dados da área de estudo; (ii) atualização da relação densidade habitacional (DH) x área impermeável (AI), por sua importância como dado de entrada no modelo utilizado para otimização; (iii) estabelecimento do volume de controle qualitativo em função da área impermeável; (iv) definição das restrições das vazões de saída para a bacia de estudo em função das áreas impermeáveis contribuintes e da existência de reservatórios; (v) otimização das soluções. O estudo foi aplicado à bacia do Moinho em Porto Alegre-RS, sub-bacia do arroio Dilúvio, com intensa urbanização. A atualização da relação DH xAI baseou-se em doze bairros com características distintas de ocupação demonstrando uma alteração significativa da taxa de impermeabilização. Após o estabelecimento do volume de controle qualitativo específico, pela regra dos 90%, no intuito de reter e tratar os eventos frequentes de chuva, deu-se início a otimização das soluções utilizando o sistema SSDDrU proposto por Cruz (2004). As simulações contemplaram a manutenção do controle quantitativo para o controle qualitativo e o compartilhamento de volumes pelo somatório dos volumes quantitativo e qualitativo. Os custos obtidos para os cenários otimizados foram atualizados e a situação de apenas restringir a saída pela manutenção do volume quantitativo foi inviabilizada, gerando maiores volumes a jusante e custos exorbitantes para esta configuração. Verificou-se que a situação de compartilhamento de volumes resultou na diminuição de custos em relação à consideração da ampliação total e à condição de manutenção do controle quantitativo. Tal resultado demonstra a aplicabilidade da metodologia proposta ao planejamento urbano com ganhos ambientais inexistentes na solução tradicional. Vale ressaltar que pela configuração proposta os custos foram reduzidos em 11,5% com 75,0% de aproveitamento dos reservatórios em relação à configuração inicial caracterizada apenas pelo controle quantitativo.

Stormwater management must consider both quantitative and qualitative aspects. In this context, this study aimed to investigate the feasibility of integrating controls of quantity and quality of water in urban drainage, with synergy between constructive and economic aspects, using experiments on a case study. The work consisted of five methodological steps: (i) data collection from the study area; (ii) update of the relationship between housing density (DH) and impervious area (IA), given their importance as input in the model used for optimization; (iii) establishment of the water quality control according to the impervious area; (iv) definition of constraints of the output flows for the study basin as a function of the impervious areas and the presence of reservoirs; (v) optimization of solutions. The study was applied to the Moinho stream basin in Porto Alegre, Rio Grande do Sul State, sub-basin of the Dilúvio stream, under intense urbanization. The update of the DH/IA ratio was based on twelve neighborhoods with distinctive occupancy characteristics, indicating a significant increase in the impervious area rate. After establishing the specific water quality control volume, by the 90% rule, in order to retain and treat the frequent rainfall events, we started optimizing solutions using the SSDDrU system proposed by Cruz (2004). Simulations included maintaining the quantitative control for the qualitative control and the sharing of volumes by summing quantitative and qualitative volumes. Costs obtained for the optimized backgrounds were updated and the situation of only restricting the output by maintaining the quantitative volume was not feasible, generating larger volumes downstream and huge costs for this setup. The situation of volume sharing resulted in cost reduction in relation to consideration of the total enlargement of stormwater sewers and the condition of maintaining the quantitative control. Such result illustrates the applicability of the proposed methodology to urban planning with environmental gains not found in the traditional solution. It is noteworthy that with the proposed setup, costs were reduced by 11,5% with 75,0% of utilization of reservoirs in relation to the initial setup characterized only by the quantitative control.