Avaliação de práticas de desenvolvimento de baixo impacto (LID) em sistema de drenagem sob simulação temporal contínua
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Recursos Hídricos
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-graduação em Recursos Hídricos
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
Em função do crescimento das áreas urbanizadas, há uma significativa modificação do uso e
ocupação do solo das bacias hidrográficas, o que altera as suas respostas hidrológicas à
eventos de precipitação. Entre essas mudanças, pode-se citar a redução da infiltração de água
no solo, aumento da velocidade e volume do escoamento superficial direto e redução do
tempo de concentração da bacia, o que leva a maiores picos de deflúvio. Para a gestão da água
de chuva em áreas urbanas, é comum o emprego de sistemas de drenagem de águas pluviais.
Entretanto, com o objetivo de que o aumento da vazão de escoamento superficial direto a ser
drenado, ou a redução da eficiência hidráulica que ocorre ao longo do tempo, não os tornem
obsoletos, os sistemas de drenagem requerem dispendiosas expansões, o que aumenta o seu
custo de manutenção e operação. Nesse sentido, as práticas de Low Impact Development
(LID) têm sido amplamente utilizadas como uma maneira de evitar a obsolescência dos
sistemas de drenagem, mitigando o escoamento superficial direto. Diversos estudos anteriores
comprovaram a eficiência de práticas LID na redução do escoamento superficial direto em
bacias hidrográficas urbanas, contudo, a distribuição espacial das LIDs dentro da bacia
hidrográfica, que pode alterar a sua eficiência, ainda não foi suficientemente analisada sob
simulação temporal contínua, a qual pode aumentar a representatividade e precisão da
simulação. Dessa forma, o presente estudo simulou, para o sistema de drenagem de águas
pluviais de parte da área urbanizada do Campus da Universidade Federal de Lavras, sob uma
série de precipitação contínua de 2 anos, o impacto da implantação de cinco práticas LID
(célula de biorretenção, jardim de chuva, trincheira de infiltração, pavimento permeável e vala
vegetada), além de combinações entre elas, empregando quatro estratégias de posicionamento
de práticas LID (jusante, centro, montante e distribuída). Ainda, para a estratégia de
posicionamento mais eficiente, avaliou-se a implantação das referidas práticas LID, atuando
individualmente, em quatro porcentagens de área implantada (10, 15, 20 e 25% da área
impermeável). Sob as condições analisadas, foi constatado que, para uma mesma estratégia de
posicionamento, com exceção à vala vegetada, a capacidade das práticas LID em reduzir a
vazão, vazão de pico e volume de inundação não se diferenciam sob precipitações com baixo
tempo de retorno. Ainda, para precipitações com baixo tempo de retorno, o aumento da área
LID implantada não é proporcional às reduções percentuais das variáveis avaliadas. As
práticas LID alocadas seguindo a estratégia distribuída se mostraram mais eficientes, mas, por
outro lado, em locais onde ocorreram valores mais elevados de condutividade hidráulica do
solo saturado, a estratégia de centro obteve melhor desempenho. Apesar da redução
expressiva do volume de inundação, a implantação de práticas LID não se demonstrou capaz
de impedir totalmente a sua ocorrência. Dessa forma, é indispensável a associação de práticas
LID à métodos convencionais de drenagem para a gestão de inundações urbanas.
Abstract
Due to the growth of urbanized areas, there is a significant change in the use and occupation
of the land in the watersheds, which alters their hydrological responses to rainfall events.
Among these changes, we can mention the reduction of water infiltration into the soil, an
increase in the speed and volume of surface runoff, and a reduction in the watershed
concentration time, which generates higher surface runoff peaks. For rainwater management
in urban areas, it is common to employ stormwater drainage systems. However, to ensure that
the increase in the surface runoff flow rate to be drained, or the hydraulic efficiency reduction
that occurs over time, does not make them obsolete, drainage systems require expensive
expansions, which increases their maintenance and operation costs. In this sense, Low Impact
Development (LID) practices have been widely used to prevent stormwater drainage systems’
obsolescence by mitigating surface runoff. Several previous studies have proven LID
practices efficiency in reducing surface runoff in urban watersheds, however, the LIDs spatial
distribution within the watershed, which may alter its efficiency, has not yet been sufficiently
analyzed under continuous temporal simulation, which can increase the simulation
representativeness and accuracy. Thus, the present study simulated, for the stormwater
drainage system of part of the urbanized area of the Universidade Federal de Lavras Campus,
under a continuous rainfall time series of 2 years, the impact of the implementation of five
LID practices (bioretention cell, rain garden, infiltration trench, permeable pavement and
vegetated swale), as well as combinations between them, employing four LID placement
strategies (downstream, center, upstream, and uniformly). Also, for the most efficient
placement strategy, the implementation of these LID practices was evaluated, acting
individually, in four implemented area percentages (10, 15, 20, and 25% of the impervious
area). Under the analyzed conditions, it was found that, for the same placement strategy,
except for the vegetated swale, the capacity of LID practices to reduce flow rate, peak flow
rate, and flood volume do not differ under rainfalls with low return period. Also, for rainfalls
with a low return period, the implemented LID increase is not proportional to the percentage
reductions of the variables evaluated. The LID practices placed following the uniform
strategy proved to be more efficient, but, on the other hand, in places where there were higher
values of conductivity, the center strategy obtained better performance. Despite the significant
reduction in the flood volume, LID practices implementation has not been able to completely
prevent its occurrence. Thus, it is essential to associate LID practices with conventional
drainage methods for urban flood management.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
Palavras-chave
ISBN
DOI
Citação
SILVA, M. A. da. Avaliação de práticas de desenvolvimento de baixo impacto (LID) em sistema de drenagem sob simulação temporal contínua. 2024. 141 p. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
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