Efeito da discretização espaço-temporal no manejo de águas pluviais

Abstract

Os custos econômicos e perdas potenciais de vidas humanas resultantes de falhas em sistemas de drenagem de águas pluviais podem ser enormes, aumentando a necessidade da busca de melhores métodos de dimensionamento destes. Os métodos baseados na precipitação de projeto são os mais usados para a estimativa do hidrograma de projeto em bacias urbanas, devido às facilidades que os mesmos apresentam em relação aos outros métodos. Entretanto, estes métodos têm suas limitações e incertezas, que podem influenciar as características do hidrograma de projeto resultante, incertezas que são, em consequência, transferidas ao dimensionamento hidráulico das obras propostas. No presente trabalho, foram avaliados os efeitos da discretização espacial da bacia, da discretização temporal e da posição do pico do hietograma de projeto, sobre as principais características do hidrograma de projeto. Esses efeitos foram ainda avaliados no dimensionamento hidráulico do sistema de macrodrenagem dos bairros de Mavalane “A” e Maxaquene “A”, localizados na cidade de Maputo em Moçambique. Para avaliar os referidos efeitos, a bacia foi discretizada em 1, 5, 7 e 12 sub-bacias. O intervalo de tempo do hietograma de projeto foi discretizado em 1, 2, 3, 4 e 5 minutos, sendo calculados para cada discretização e intervalo de tempo, hietogramas com pico no início, 25%, 50%, 75% e final do evento com duração correspondente a 90 minutos e 24 horas. Os hietogramas foram transformados em vazão no programa IPHS1, a qual foi propagada no sistema de macrodrenagem usando o modelo EPA SWMM 5.0, sendo obtidos os hidrogramas de projeto resultantes. O exutório da bacia e o trecho C19 localizado na região central da bacia foram escolhidos para análise dos resultados. Os resultados obtidos mostram uma influência importante dos efeitos avaliados nas características do hidrograma de projeto: vazão de pico, tempo de pico e volume parcial e, consequentemente, no dimensionamento da rede de macrodrenagem, sendo o efeito da discretização da bacia o mais influente, seguido dos efeitos da posição do pico da chuva e intervalo de tempo.

The economic costs and potential losses of human lives due to failure in stormwater drainage systems can be significant, calling for an improvement in methods used for its design. The design storm approach, also known as “single-event design-storm” is widespread used in formulating design hydrograph from historical rainfall data in urban watersheds, due to its relative advantages when compared to other methods. Therefore, this approach has its uncertainties which can affect the resulted design hydrograph, and consequently affect the hydraulic design of proposed structures. In this study is presented an assessment of the adopted values in design criteria, during the estimation of design hydrograph used in hydraulic design of stormwater drainage systems. In particular, are assessed the effects of spatial discretization of the watershed, the temporal discretization and peak position of the design hyetograph, in the main features of the resulted design hydrograph. The same effects are then assessed in the hydraulic design of the major stormwater drainage system of Mavalane “A” and Maxaquene “A” neighborhoods, located in Maputo city in Mozambique. To assess these effects, the watershed was discretized into 1, 5, 7 and 12 sub-watersheds. The time step of the design hyetograph was discretized into 1, 2, 3, 4 and 5 minutes, and then computed for each discretization and time step, hyetographs with peak positioned in the beginning, 25%, 50%, 75% and the end of the duration of 90 minutes and 24 hours. The hyetographs were converted into runoff in IPHS1, wish was dynamically routed in the drainage system, using EPA SWMM 5.0. The watershed outlet and conduit C19 were used to analyze the results. The results show an important influence of the assessed effects on the design hydrograph features: hydrograph peak, time to peak and partial volume and, consequently, on the hydraulic design of the major stormwater drainage system, being the effect of spatial discretization of the watershed, the most important, followed by hyetograph peak position and time step.