São apresentados neste item os resultados obtidos de distribuição da capacidade de reservação na rede, variação dos volumes dos reservatórios e vazão máxima na saída da rede para os diferentes valores de θ1.
A TABELA 16 apresenta os volumes individuais e a soma dos volumes dos reservatórios de detenção obtidos para cada valor de θ1 utilizado no presente estudo. Na TABELA 16, os maiores
volumes para cada θ1 estão destacados em verde e representariam teoricamente uma maior
importância para o combate à inundação, enquanto os menores volumes estão destacados em vermelho e representariam uma menor importância no combate à inundação.
TABELA 16 - VOLUME DOS RESERVATÓRIOS (m3) PARA DIFERENTES CENÁRIOS DE θ 1. θ1 ST1-1 ST1-2 ST1-3 ST1-4 ST2-1 ST2-2 ST2-3 ST2-4 ST3-1 Volume Total (m³) 1 0 0 0 53 0 0 66 347 0 466 2 0 309 36 188 308 480 325 396 390 2432 5 171 45 758 480 480 267 480 371 480 3532 10 160 401 738 480 298 435 480 961 480 4433 50 492 359 725 480 458 480 471 546 480 4491 100 847 286 489 480 480 480 395 758 336 4551 1000 561 543 685 480 480 433 480 961 390 5013 Média 319 278 490 377 358 368 385 620 365 3560
A partir dos valores apresentados na TABELA 16, verifica-se que, quanto maior o valor de θ1, maior é a soma dos volumes dos reservatórios de detenção, como esperado, uma vez que
maiores valores de θ1 implicam em dar maior peso ao volume de inundação na área à montante da
saída da rede, dentro da função-objetivo. Em termos médios, considerando-se todos os valores de θ1, os reservatórios ST2-4 e ST1-2 apresentaram a maior e a menor capacidade de reservação,
respectivamente.
Procurou-se, ainda por meio da TABELA 16, estabelecer uma hierarquia dos reservatórios de detenção a partir de seus volumes para os diferentes valores de θ1. Contudo, não foi possível,
em uma primeira análise, identificar alguma tendência da distribuição de volumes de reservação, o que mostra uma maior importância da rede de reservatórios em comparação aos reservatórios de maneira isolada. Isso destaca a importância da distribuição de volumes e a não concentração dos mesmos, o que é confirmado por outros estudos como Cunha et al. (2016), Lim et al. (2014), Zellner et al. (2016) e Xing et al. (2016).
Considerando os volumes obtidos para cada um dos cenários simulados foi feita uma análise da alocação dos volumes de detenção ao longo da rede. Destacam-se os reservatórios mais a montante, nas “pontas” da rede (ST 1-4, ST2-1, ST2-2, ST2-3 e ST3-1). Nota-se que, para o valor médio, os reservatórios foram dimensionados com 70% ou mais de seus limites superiores (480 m³), determinados pelo dimensionamento manual. O que mostra uma tendência do algoritmo de controle dos volumes mais próximo a geração dos mesmos. Os reservatórios em locais centrais da
rede, recebendo contribuições de 3 ou mais sub-bacias (ST1-1, ST1-2 e ST1-3) apresentaram dimensionamentos moderados, menores que 50% de seus limites superiores em todos os cenários, confirmando a tendência de descentralização.
A TABELA 17 apresenta os volumes de entrada e saída da rede de drenagem, o volume armazenado ao final da simulação e o volume de inundação, bem como, a vazão máxima na saída da rede de drenagem para os diferentes valores de θ1.
TABELA 17 - VOLUMES E VAZÃO MÁXIMA NA SAÍDA DA REDE. θ1 Volume de Entrada (m³) Volume de Saída (m³) Volume Armazenado ao fim da simulação (m³) Volume de Inundação (m³) Vazão Máxima na saída da rede (m³/s) 1 4.322 2.036 3 2.283 1,205 2 4.322 3.633 24 665 1,208 5 4.322 4.058 48 216 1,201 10 4.322 4.209 78 35 1,191 50 4.322 4.252 70 0 1,084 100 4.322 4.234 74 14 1,036 1000 4.322 4.229 93 0 1,006
Considerando-se os resultados da TABELA 17, observa-se, como esperado, que há uma diminuição do volume de inundação com o aumento de θ1. Todos os cenários apresentaram vazões
máximas de saída menores que a restrição (1,5 m³/s). Além disso, o aumento do valor de θ1 gera
uma diminuição nas vazões máximas de saída da rede, o que ocorre pelo aumento da capacidade de reservação do sistema de drenagem, que abate o pico de vazão.
A FIGURA 20 apresenta a variação do volume total de reservação e do volume de inundação para os diferentes valores de θ1. Volumes de inundação maiores são mais aceitáveis e
ocorrem para baixos valores de θ1. Com o aumento de θ1, o volume total de reservação aumenta,
trocando-se as inundações por reservatórios. Este resultado se assemelha ao obtido por Cunha et al. (2016), onde as mesmas tendências são observadas. Há ainda outros trabalhos que não utilizam pesos para a determinação de layouts ótimos, mas que confirmam a utilização de Infraestrutura Verde para a diminuição da sobrecarga de redes de drenagem, e. g., Lim et al. (2014). Xing et al. (2016) utilizam pesos para dar importância às características da rede de drenagem em estudo.
FIGURA 20 - VARIAÇÃO DOS VOLUMES DE RESERVAÇÃO E INUNDAÇÃO PARA DIFERENTES θ1.
É possível fazer uma análise breve de cada cenário, a partir das TABELAS 16 e 17 e da FIGURA 20.
O cenário com θ1 = 1 apresenta a maior parte dos seus nós sem reservação (6 entre 9). O
volume de inundação tem o mesmo peso que qualquer reservatório, isso garante que a troca entre reservação e inundação ocorra com uma leve punição, o que leva a um volume de inundação de 2283 m³, mais de 50% do volume total que entra no sistema (4.322 m3). O cenário com θ
1 = 2, é
mais restritivo ao conferir maior peso para o volume de inundação, o que garante um volume considerável de reservatórios e uma diminuição de 2.283 m3 para 665 m3 no volume de inundação na bacia, o que representa uma redução de aproximadamente 71% em comparação ao cenário de com θ1 = 1.
Para o cenário com θ1 = 5, tem-se uma situação semelhante à de θ1 = 2 com redução no
volume de inundação e aumento no volume de reservação. A partir deste cenário, os resultados não
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 V olu me ( m ³) θ1
apontam mais nós da rede sem reservação, destacando a importância do valor de θ1 para a adoção
de alternativas de detenção distribuída.
O cenário com θ1 = 10 apresenta o início da estabilização dos volumes de saída, reservação
e inundação. O volume de inundação obtido é menor do que 1% do volume de entrada e os volumes de reservação se apresentam maiores que os volumes que entram no sistema. É importante relembrar que o limite superior dos volumes de reservatórios, é o maior volume que passa por aquele nó, o que permitiria, por exemplo, o nó ST1-1 armazenar todo o volume somente nele, por isso, o volume total de reservatórios pode ser maior que o volume de entrada.
O cenário com θ1 = 50 é o primeiro sem qualquer volume de inundação. Isso se dá pela
punição severa a qualquer volume de inundação existente, o que fez com que o algoritmo optasse por maiores volumes de reservação.
Para θ1 = 100, tem-se uma demonstração do caráter aleatório do algoritmo e possivelmente
do efeito do número de iterações, ciclos e tentativas. Esperava-se um cenário sem qualquer ocorrência de inundação, seguindo a tendência de θ1 = 50. Contudo, o cenário apresentou um
volume de inundação de 14 m³, no entanto pequeno, inferior a 0,5% do volume total de entrada. Isso pode ter se dado pelo caráter aleatório da busca do algoritmo e a caracterização do próprio problema. Lim et al. (2014) destacam que, para problemas multi-objetivos, têm-se não apenas uma, mas multi-soluções, uma curva de Pareto. Visto que essa abordagem dos resultados toma outro viés, que não leva ao cumprimento dos objetivos deste trabalho, essa não será explorada. Por fim, há o cenário com θ1 = 1000 que apresenta os maiores volumes de reservação.
Observa-se também um aumento no volume armazenado ao fim das simulações com o aumento no volume total de reservação, isto ocorre em razão do esvaziamento mais lento da rede de drenagem. Em se adotando um período de tempo maior para as simulações, os volumes armazenados em todos os cenários tenderiam a zero.
A análise de cenários, destaca a capacidade do algoritmo de compreender as condições de contorno estabelecidas, bem como, de encontrar soluções diversas para diferentes situações de planejamento de redes de drenagem urbana. É importante destacar que o valor de θ1 pode ser
gerenciamento de águas pluviais, esse valor deve refletir as necessidades do local de implementação ou reforma do sistema de drenagem sob avaliação.
5.2.2 Análise Hidráulica dos Cenários