Valgdeltakelse og samordning med offentlige valg (Av Pål Ketil Botvar)

Sendo uma modelação referente a uma simplificação da realidade de forma a permitir executar simulações e avaliar os impactos de determinadas alterações, é necessário, para uma correta simulação da zona de estudo, efetuar um conjunto de simplificações e de tarefas sequenciais.

Desta forma, o primeiro passo foi o da seleção da área de estudo e a determinação das respetivas dimensões.

Com base no Google Earth, obteve-se uma vista aérea da área, conforme apresentado na Figura 34, bem como as respetivas dimensões – 351,04 metros x 182,00 metros. Após isto, importou-se a imagem para o SWMM, fazendo um redimensionamento da imagem para as dimensões verdadeiras e ajustando-a ao mapa.

Figura 34: Definição dos parâmetros referentes à imagem de fundo.

Tendo a imagem ajustada e como fundo do ambiente de trabalho, foi altura de se proceder às pré-configurações.

Numa primeira fase, atribuiu-se um conjunto de prefixos aos indicadores, de forma a facilitar a sua identificação nas etapas seguintes.

Realizou-se, então, a pré-configuração das sub-bacias. Em muitos dos parâmetros, optou- se, intencionalmente, por não fazer qualquer tipo de alteração, uma vez que, nas etapas posteriores, vão sofrer variações.

Desta forma, procedeu-se à seleção do modelo de infiltração. O programa permite ao utilizador optar por selecionar o modelo da equação de Horton, o método do SCS e o método Green-Ampt. Nesta modelação, escolheu-se o último, por se entender que dos três é aquele que apresenta uma maior eficiência, uma vez que “assume a existência de uma frente de

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humedecimento na coluna do solo, separando uma camada do solo com a humidade inicial e outra camada situada na parte superior onde o solo é saturado.” (Rossman, 2012)

Na pré-configuração destes parâmetros, assumiu-se uma fração de 0,25 para o deficit inicial de volume de solo, que se considerou nesta fase seco, e um valor de 12,5 mm/h para a condutividade hidráulica do solo saturado, associado a um valor médio de 90 mm para a sucção capilar do solo, ao longo da frente humedecida.

Quanto aos parâmetros definidos nos nós e trechos, assumiu-se que as tubagens teriam uma forma circular com um diâmetro de 500 mm, definidos com base num dimensionamento prévio das mesmas, pela metodologia convencional e regulamentar de dimensionamento de redes urbanas de drenagem de águas pluviais.

No que concerne ao modelo de transporte hidráulico e tendo como opção o de Fluxo em Regime Uniforme, o de Onda Cinemática e o de Onda Dinâmica, optou-se pelo segundo por se entender que é o que apresenta uma melhor relação entre a fiabilidade dos resultados obtidos e o tempo despendido na execução das simulações. Este modelo resolve a equação da continuidade junto com uma forma simplificada da equação da quantidade de movimento em cada uma das condutas. A vazão máxima que pode ocorrer no interior da conduta é determinada pela equação de Manning. Torna-se possível analisar variações no espaço e no tempo, resultando em estudos de amortecimento hidráulicos. Esta alternativa apresenta-se muito eficiente quanto ao estudo de modelos de transporte com tempos longos de simulação, o que, para o caso em análise, se adequa perfeitamente. (Rossman, 2012)

Por último, importa referir que na modelação do sistema se optou por ativar a opção “Auto-Comprimento”. Isto significa que as sub-bacias e os trechos de ligação, ao invés de apresentarem um valor previamente definido, variam, à escala, em função das suas dimensões no mapa, possibilitando, assim, obter valores extremamente próximos dos comprimentos reais.

Terminada a definição dos parâmetros de pré-dimensionamento, passou-se à representação esquemática dos diferentes objetos físicos, tais como:

 Pluviómetro: responsável por fornecer dados de entrada das precipitações que ocorrem sobre uma ou mais áreas das sub-bacias definidas na região de estudo. Isto permite obter e armazenar informações relativas ao tipo de chuva, nomeadamente intensidade ou volume, bem como dados relativos aos respetivos intervalos entre dados.

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 Sub-bacias: unidades hidrológicas de terreno cuja topografia e respetivos elementos de drenagem conduzem todo o escoamento diretamente para um único ponto de descarga, correspondendo este aos nós do sistema de drenagem ou a entradas de outras sub-bacias. Desta forma, estes objetos são responsáveis por cobrir praticamente a totalidade do mapa de trabalho do caso em análise. Podem ser permeáveis, impermeáveis ou mistas.

 Nós de conexão: trata-se de objetos do sistema de drenagem onde se conectam diferentes trechos entre si, sendo que as contribuições de escorrências externas entram no sistema através de conexões.

 Nó de descarga: nó terminal do sistema de drenagem, utilizado para definir as condições de contorno finais, a jusante do sistema. Neste elemento, as condições de contorno do nó pode ser descrita mediante a profundidade de escoamento crítico da conduta que chega ao nó, em função de um nível fixo de água, consoante uma série temporal definida pelo usuário, representando o nível de água no ponto de descarga ao longo do tempo ou consoante o nível de maré descrito.

 Condutas: estes objetos dizem respeito a coletores ou canais que transportam a água de um nó para o outro. As suas secções transversais podem ser selecionadas a partir de diversas geometrias fornecidas pelo programa ou, no caso de se optar por formas irregulares, podem ser definidas manualmente, pelo utilizador.

Para análise da relação entre a vazão que escoa pela conduta, Q, a área de secção transversal, A, o raio hidráulico, Rh, e a inclinação, S, o programa emprega a

equação de Manning: 𝑄 = 1 𝑛× 𝐴 × 𝑅ℎ 2 3 ⁄ × √𝑆 (34) Onde 𝑛 é o coeficiente de rugosidade de Manning.

Para condutas de secção transversal circular, o caudal é calculado pela equação de Hazen-Williams ou pela equação de Darcy-Weisbach. Neste caso, optou-se pela primeira, assumindo a fórmula:

𝑄 = 0,5498 × 𝐶 × 𝑅_ℎ1⁄2× 𝑆1⁄2 ₍₃₅₎

Onde 𝐶 é o coeficiente de Hazen-Williams que varia inversamente com a rugosidade.

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A figura seguinte apresenta o caso de estudo, após a representação de todos os objetos supracitados:

Figura 35: Mapa de trabalhos com os diferentes objetos modeladores.

De salientar que a configuração adotada foi realizada sem acesso a qualquer tipo de plantas ou informações topográficas, pelo que foi feito um conjunto de considerações relativamente à inclinação dos terrenos e às sub-bacias presentes.

Registe-se ainda que a zona do canto superior direito da imagem, referente à entrada da Universidade do Minho, não foi tida em consideração na modelação, uma vez que se assumiu que a água precipitada nesta sub-bacia era encaminhada para um sistema de drenagem diferente do que se encontra em análise.

Finalizada esta etapa, procedeu-se à definição de todas as características específicas de cada elemento, bem como à inserção dos dados referentes às intensidades de precipitação da zona em estudo.

Sub-bacias

Quanto à definição das características das bacias, estas podem ser divididas em três grandes grupos: as referentes a telhados de edifícios, as que dizem respeito a estradas, arruamentos e zonas pavimentadas, e as alusivas a zonas verdes ou permeáveis.

Cada bacia é representada no mapa por via de um quadrado preto, conjuntamente com um prefixo.

Em relação às zonas de cobertura, são identificadas pela letra S, as que dizem respeito a estradas, arruamentos e zonas pavimentas pelas letras SE e as que retratam zonas verdes ou

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permeáveis pelas letras SP. Todas elas apresentam também um número identificador à frente da(s) letra(s).

Na sua configuração, as respetivas áreas foram determinadas automaticamente pelo programa, uma vez que o mapa no qual os objetos estão representados se encontra à escala e a funcionalidade “Auto-Comprimento” ativada.

Relativamente ao campo referente à largura, foram determinados, individualmente, os valores correspondentes a cada sub-bacia, com auxílio do AutoCad.

Na inclinação média das sub-bacias, foi adotado um valor de 0,1% para todas. Esta decisão foi tomada devido a dois fatores: o primeiro diz respeito à impossibilidade de encontrar dados concretos relativos a este parâmetro; o segundo prende-se com o facto de que o verdadeiro objetivo desta modelação é analisar o impacto de sistemas LID em redes de drenagem de águas pluviais, pelo que esta análise pode ser feita independentemente das inclinações adotadas.

Quanto à percentagem de área superficial impermeável, assumiu-se o valor de 100%, para as sub-bacias S e SE, dado que, na grande parte das situações, não se verifica qualquer tipo de infiltração, sendo a água precipitada toda ela encaminhada para a rede de drenagem. Para a sub-bacia SP assumiu-se o valor de 0%.

Relativamente ao coeficiente de Manning para escoamentos superficiais, considerou-se o valor de 0,013 para zonas impermeáveis, uma vez que se assumiu tratar-se de betão liso, e de 0,05 para áreas permeáveis.

Quanto à profundidade de armazenamento em depressão, usou-se o valor de 1,5 unidades na parcela impermeável e de 3 unidades nas zonas permeáveis da sub-bacia.

No que concerne à percentagem da área impermeável sem armazenamento em depressão, para as sub-bacias S e SE atribuiu-se toda a região, resultando num valor de 100%, enquanto para as sub-bacias SP considerou-se um valor de 0%, não existindo nenhuma zona impermeável.

No que diz respeito à propagação do escoamento, assumiu-se que este se processa a partir de ambas as áreas, diretamente, para o nó de descarga da sub-bacia – outlet.

Na percentagem de escoamento superficial que se propaga entre sub-áreas, assumiu-se o valor de 100% para as sub-bacias S e SE e de 0% para as sub-bacias SP.

Em relação aos parâmetros de infiltração, usaram-se os definidos na pré-configuração. Assumiu-se também a não existência tando de águas subterrâneas, como de acumulação de neve no período de estudo.

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Mais uma vez, e tendo em conta que o principal objetivo deste estudo de caso é analisar o impacto de sistemas LID na gestão de quantidades de caudais de águas pluviais, não se atribuiu qualquer valor no que diz respeito à quantidade, concentrações e configurações de agentes poluentes nas águas de escorrência.

Por último, convém referir que, tendo em conta que a primeira simulação a realizar consiste na análise do sistema que apresenta a modelação real do caso de estudo, considerou- se a não existência de controladores LID. Este é um parâmetro que, inevitavelmente, terá que ser alterado, consoante o tipo de simulações que se pretenda realizar.

Nó de Descarga

No que concerne ao nó de descarga, definiu-se que a cota a que este se encontrava tinha o valor de 0.

Paralelamente, considerou-se ainda a não existência de tratamento de agentes poluentes, nem de afluências externas diretas.

Identificado no mapa através de um triângulo com a denominação de E1, considerou-se também que este elemento não continha qualquer tipo de comporta de antirretorno e que apresentava uma condição livre – condição de contorno do nó de descarga determinada pelo valor mínimo entre a altura do escoamento crítico e a do escoamento normal verificada na conduta a ele conectada.

Coletores

Representados no mapa por uma linha a ligar diferentes nós e com a designação T, seguida do número referente a cada conduta, tal como já foi definido aquando da pré- configuração, estes elementos assumem uma forma circular, no que concerne à secção transversal.

O diâmetro considerado foi de, inicialmente, 500 mm. Tendo-se definido este valor, executou-se uma simulação, para verificar a sua conformidade. Face a um resultado favorável, em ambas as séries de precipitação, e tendo-se verificado que a adoção de diâmetros inferiores resultaria em subdimensionamento de um conjunto de trechos da rede, assumiu-se aquele valor.

Convém referir que poderíamos ter optado por fazer um dimensionamento sequencial, de forma a que as zonas mais a montante apresentassem um diâmetro mais reduzido, sendo apenas utilizados valores mais elevados, na ordem dos 500 mm, nos trechos mais a jusante do sistema, tornando assim toda a rede mais económica. No entanto, para o estudo e análise que

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se pretende realizar, tal medida torna-se irrelevante. O objetivo não é construir uma rede de drenagem económica, mas, sim, analisar o impacto que sistemas LID podem apresentar no sistema e, para isso, o essencial é salvaguardar que em nenhuma circunstância, nas mais diversas simulações a realizar, a altura máxima de água nas condutas seja atingida.

O comprimento é definido automaticamente pelo programa, uma vez que o mapa no qual os objetos estão representados se encontra à escala e a funcionalidade “Auto-Comprimento” está ativada.

Relativamente ao coeficiente de rugosidade de Manning, assumiu-se um valor de 0,01, uma vez que se considerou tratar-se de tubagens plásticas – PVC.

No que se refere a dispositivos de retenção, parte-se do princípio de que não existe qualquer elemento deste tipo.

Todos os restantes parâmetros foram considerados como inexistentes ou apresentado um valor de 0.

Nós

No que diz respeito às definições reais das características dos nós, definiu-se que todos apresentavam as mesmas características, com exceção da cota topográfica.

Na definição da cota topográfica e tendo em conta que se assumiu que o nó de descarga apresentava uma cota de 0 e que todas as condutas tinham uma inclinação de 1%, foi possível determinar as cotas de todos os restantes nós, em função do comprimento das condutas.

Representados no mapa por um círculo preto com a designação N, seguida do número do nó respetivo, foram obtidas as seguintes cotas topográficas:

Nó Cota (m) Nó Cota (m) N1 5,14 N12 5,28 N2 4,26 N13 4,61 N3 3,78 N14 4,36 N4 3,48 N15 4,42 N5 2,98 N16 1,93 N6 2,64 N17 3,82 N7 1,97 N18 3,71 N8 1,69 N19 6,32 N9 1,37 N20 5,59 N10 0,67 N21 5,18 N11 4,92 N22 3,10

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No que se refere aos restantes parâmetros, nomeadamente, profundidade máxima, profundidade inicial, profundidade de sobrecarga e área de alagamento, considerou-se que apresentavam um valor de 0 para todos os nós.

Considerou-se ainda a não existência de tratamento para os agentes poluentes, bem como a não existência de afluências externas diretas.

Séries de Intensidade de Precipitação

Para a elaboração da série de intensidade de precipitação do local em causa, recorreu-se aos dados fornecidos pelo Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos.

Foi realizada uma pesquisa por estações meteorológicas presentes nas imediações da cidade de Braga, registando-se a existência de três bastante perto do local de estudo: Sameiro, Vilaça e Gondizalves.

Em relação à primeira estação, Sameiro, a sua localização diz respeito a uma zona com características topográficas e meteorológicas diferentes das do local, dado que se situa a uma altitude significativamente mais elevada, pelo que foi de imediato excluída.

Entre as duas sobrantes, o critério valorizado foi o da proximidade geográfica do local em causa, pelo que foi selecionada a estação meteorológica de Gondizalves.

Terminada esta etapa, definiu-se como parâmetro a intensidade de precipitação horária e guardaram-se os dados fornecidos para, futuramente, serem analisados e trabalhados.

Uma vez que o que se pretendia era estudar os cenários mais extremos que apresentam elevadas probabilidades de resultar em precipitações, optou-se por selecionar dois períodos de precipitação.

Cada período é iniciado aquando das primeiras chuvas, sempre que não se tenha verificado qualquer precipitação nas 24 horas anteriores. O seu término dá-se quando não se verifica qualquer tipo de precipitação durante 6 horas consecutivas. Deste modo, garante-se que, por ocasião do início do período, o sistema não apresenta ainda águas passadas.

Tendo por base estas premissas, selecionaram-se dois intervalos com características distintas, dando origem a duas séries de precipitação:

 Max: diz respeito a uma série de precipitação que apresenta uma das mais altas taxas de precipitação horárias, verificadas na análise da base de dados;

 Med: diz respeito a uma série que tem um conjunto de valores que, apesar de não serem os mais elevados, apresentam uma maior frequência ao longo do tempo, causando, ainda que não tão severos, graves impactos na rede de drenagem.

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Figura 36: Gráfico referente à intensidade de precipitação em função das horas do período de tempo considerado.

Tendo selecionado estes dois conjuntos, criou-se as séries no SWMM, tal como se encontra exemplificado na figura que se segue:

Figura 37: Série de precipitação Max e Med.

Pluviómetro

Relativamente a este objeto, representado no mapa por um quadrado com uma nuvem e a designação PLUV1, considerou-se que o formato dos dados de precipitação é em função da taxa media em mm/h no intervalo em causa – Intensity.

Relativamente ao intervalo de precipitação, adotou-se um espaço de uma hora entre as leituras do pluviómetro, tendo em conta que este foi o menor espaçamento de dados de precipitação disponível para a zona.

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Assumiu-se o valor de 1 no fator que corrige as leituras da queda de neve. Os dados relativos às chuvas são as séries de precipitação supracitadas.

Tendo definido todas as propriedades reais dos elementos em análise, foi altura de criar e de definir os mecanismos LID a analisar e simular posteriormente:

Coberturas Verdes

Na definição das características das coberturas verdes a implementar nas coberturas dos edifícios em causa, foi necessário adotar um conjunto de parâmetros para as diferentes camadas do sistema.

Para a superfície, importa destacar que se considerou uma altura de berma de cerca de 100 mm, um volume de vegetação de 10%, um coeficiente de Manning de 0,15 e um declive do terreno de cerca de 1%.

Quanto às características do solo, adotou-se uma espessura de 150 mm com uma porosidade de 31% e uma condutividade de 0,5 mm/h.

Por último, e no que diz respeito à camada de drenagem, considerou-se uma espessura de 100 mm, uma taxa de infiltração de 0,5 mm/h e um índice de vazios de 0,75.

Figura 38: Definição dos parâmetros do sistema LID referente a uma cobertura verde.

Pavimentos Permeáveis

É necessário analisar cinco camadas na definição das características dos pavimentos permeáveis: a camada superficial, o pavimento, o solo, a camada de armazenamento e a de drenagem.

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Em relação à superfície, adotou-se uma altura de berma de 0 mm, uma vez que se considerou que a primeira camada diz respeito ao pavimento.

No que toca ao pavimento, a espessura definida foi de 150 mm, com uma taxa de permeabilidade de 100 mm/h e um índice de vazios de 0,15.

Quanto à camada de solo tal como para a camada de superfície, considerou-se que esta não existia, uma vez que foi assumido que a existência desta camada apenas iria prejudicar a drenagem e a permeabilidade, acabando por prejudicar o sistema LID na generalidade.

No que diz respeito à camada de armazenamento, assumiu-se uma espessura de 300 mm, um índice de vazios de 0,75 e uma taxa de permeabilidade de 0,2.

Para terminar, import referir ainda que não se considerou uma ligação entre esta última camada e o sistema de drenagem. Foi considerado que, quando se verifica precipitação, a água é infiltrada até existir saturação do sistema. Nessa altura, deixa de ocorrer infiltração e a água é encaminhada para a rede de drenagem existente.

Por fim, no que concerne ao solo e à camada de drenagem, considerou-se que estas não existiam.

Figura 39: Definição dos parâmetros do sistema LID referente a um pavimento permeável.

Convém assinalar que poderíamos ter optado por outros tipos de sistemas LID a implementar. No entanto, dadas as especificidades da zona de estudo, entendeu-se que estes seriam aqueles que apresentariam melhores resultados e, simultaneamente, maiores possibilidades de ser implementados em contexto real, contribuindo, assim, decididamente, para a melhoria da sustentabilidade ambiental, social e económica da área em análise.

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In document KIRKEVALGET 2011. EVALUERING (sider 113-116)