A presente dissertação teve como objectivo central, o estudo do comportamento hidráulico de um sistema de drenagem “em alta”, em meio urbano, através de instrumentos computacionais de modelação dinâmica do escoamento. Como objectivo complementar, foram elaborados dois cenários de simulação, por forma a avaliar o potencial de optimização hidráulico do sistema.
O estudo incidiu num caso real, cedido pela SIMTEJO, referente ao subsistema de drenagem do município de Vila Franca de Xira. Apesar de o estudo se basear num caso real, o seu intuito é essencialmente académico, para demonstração das potencialidades da aplicação de modelos matemáticos. Para a realização do estudo, utilizou-se o modelo SWMM da U.S. EPA que, para além de possuir as características necessárias ao tipo de análise pretendido, tem a vantagem de ser um programa de utilização gratuita, e possuir uma interface “user-friendly”.
De acordo com o referido na secção 3.3.3, as condutas elevatórias não foram simuladas hidraulicamente. No entanto, ressalva-se que, na presente versão do SWMM, é possível fazê-lo, alterando a geometria dos “links” para “force main”, e que, a simulação em apreço, foi realizada. Porém, devido ao perfil longitudinal das condutas elevatórias existentes, que possuem pontos altos e baixos, os resultados decorrentes da simulação manifestaram uma elevada instabilidade numérica, conduzindo a um erro de volumes significativo, independentemente, do passo de cálculo utilizado. Por esta razão, a simulação das condutas elevatórias, foi realizada de acordo com a metodologia descrita na secção 3.3.3.
Através dos processos de calibração e verificação, a representação conceptual adoptada para o modelo matemático, permitiu descrever correctamente o comportamento do subsistema de drenagem, em termos de balanços de volumes, para diferentes condições de funcionamento. No que diz respeito aos picos de caudal e forma do hidrograma, os resultados obtidos não evidenciaram tanta segurança, ainda assim, com erros associados dentro dos limites preconizados.
Na possível origem do desvio, entre os resultados calculados pelo modelo e os dados observados, realça-se o seguinte: o facto de se estar a simular um sistema contínuo de uma forma discreta; a possível imprecisão dos dados de precipitação utilizados, devido à localização geográfica do posto udográfico, e a consideração de uma distribuição uniforme da precipitação ao longo da área de estudo.
No que diz respeito ao comportamento hidráulico do subsistema, para a situação actual, destacam- se os seguintes aspectos:
72 A rede que se pretende separativa, durante a ocorrência de eventos pluviométricos, assume um comportamento unitário, tendo-se registado um aumento do caudal afluente ao subsistema de aproximadamente 19%, em relação ao caudal médio comunitário;
Dado a existência de trechos de colectores com pendentes nulas ou em contra pendente, verificou-se, especialmente, no último caso, que a sua concepção provoca a entrada em carga de alguns troços, com o risco de ocorrência de condições de septicidade;
Constatou-se que cerca de 50% do subsistema não cumpria o critério da velocidade de escoamento mínima regulamentar, em período de tempo seco, situação que pode ser apoiada pelo facto de uma área considerável do caso de estudo ser composta por sistemas unitários; em situação de tempo húmido, cerca de 26% dos troços do sistema unitário, apresentaram uma velocidade de escoamento inferior à mínima regulamentar, podendo-se verificar, nesta situação, condições insuficientes de auto-limpeza; no entanto, na rede que se pretende separativa, durante a ocorrência de precipitação, verificaram-se correntes de limpeza adicionais, que ascendem a cerca de 40% dos trechos de colectores da rede em apreço;
Verificou-se a influência dinâmica das válvulas de controlo de caudal que, em situações de caudais excepcionais, induzem o funcionamento em pressão de alguns troços do sistema interceptor de Alhandra- A; porém, a rede evidenciou uma boa capacidade de armazenamento, não se tendo verificado a ocorrência de inundações pelos nós do sistema. Relativamente ao estudo do potencial amortecimento do caudal de ponta afluente à ETAR de Vila France de Xira, no cenário hipotético, em que se utilizou uma bomba com velocidade variável na instalação elevatória EE8, obteve-se uma atenuação do pico de caudal igual a 8,5%, em relação ao cenário de simulação actual. Já, no exercício de simulação seguinte, em que se considerou a redução dos coeficientes de simultaneidade das estações elevatórias, o amortecimento alcançado foi superior, nomeadamente, de 11,5%, em relação ao cenário de simulação actual. Entende-se, assim, que este objectivo foi alcançado com sucesso, e, que, com as estratégias adequadas, e actuando no sistema de transporte a montante, é possível melhorar o desempenho da ETAR. Como conclusão principal a extrair do presente trabalho de investigação, refere-se a demonstração das potencialidades que os modelos matemáticos possuem para as entidades gestoras de sistemas de saneamento. O recurso à modelação dinâmica de sistemas de drenagem urbana, permite apoiar as entidades referidas nos processos de tomada de decisão, operação e gestão do sistema, assim como, na validação de projecto, onde podem ser obtidas soluções potencialmente mais económicas. Considera-se também relevante, as estratégias adoptadas para a optimização hidráulica do subsistema em estudo, sobretudo, na forma como estas são descritas, em termos de código, no modelo. Uma vez que as funções utilizadas se encontram disponíveis através da apresentação das
73 caixas de diálogo, com a devida adaptação das variáveis, podem ser usadas em outros trabalhos ou estudos orientados para o mesmo objectivo.