Abordagens de simulação matemática e introdução à gestão em tempo real

Abstract

O aumento das áreas edificadas e zonas impermeabilizadas dos núcleos urbanos tem ampliado o risco de inundações durante eventos pluviosos, decorrente da menor capacidade de infiltração e transporte da água no subsolo, bem como a frequência da ocorrência de descargas de excedentes contaminados para os meios recetores. Adicionalmente, o aumento da atividade humana tem provocado a poluição da superfície de bacias de drenagem e o arrastamento desses poluentes pelas escorrências pluviais para o meio receptor (Matos e Ferreira, 2006). Para mitigar estes problemas é frequente recorrer-se a medidas como o aumento da capacidade de armazenamento e de encaixe de água através da construção de reservatórios ou bacias de detenção (soluções estruturais); a implementação de soluções de controlo na origem (soluções “verdes” de promoção da infiltração e recarga do solo como pavimentos porosos); a implementação de controlo em tempo real das infraestruturas com o objetivo maximizar a utilização da capacidade existente no sistema (nomeadamente em redes e reservatórios), minimizando inundações em meio urbano e descargas não tratadas no meio receptor. Nesta perspetiva, a gestão eficaz e eficiente do sistema de drenagem através de um controlo em tempo real ou quasi-real deve assentar numa rede de monitorização adequada que permita ao recetor da informação tomar uma decisão e intervir atempadamente. A utilização de modelos de simulação constitui também uma ferramenta particularmente útil neste domínio, bem como para a reabilitação dos sistemas existentes, testando soluções para resolver os problemas detetados. A modelação computacional de sistemas de drenagem de águas residuais, como instrumento de planeamento, projecto, análise e operação de sistemas, teve início sensivelmente na década de 1970. Durante a década de 90 foi dada especial atenção à integração, nos modelos hidrodinâmicos e de qualidade, de potencialidades de gestão e controlo em tempo real (CTR), a par de uma aposta continuada na melhoria das capacidades, flexibilidade, facilidade de utilização e de interpretação de resultados, com recurso às crescentes capacidades de visualização gráfica (Cardoso, 2007).A monitorização dos sistemas de drenagem urbana é uma componente importante para as actividades de operação, uma vez que é a única forma de se obter a informação fundamental para o conhecimento do funcionamento dos sistemas, utilizada para a análise, o diagnóstico e a avaliação do seu desempenho. Permite, também, apoiar as actividades de manutenção e modelação matemática dos sistemas, podendo, ainda, ser utilizada para o controlo em tempo real dos sistemas (“Real Time Control” ou RTC em terminologia anglo-saxónica).No âmbito do presente documento são descritos e caracterizados os principais modelos existentes destinados à simulação do comportamento de sistemas de drenagem, referindo-se as respectivas bases de formulação e princípios gerais, descrevendo-se sumariamente alguns dos modelos existentes. É ainda efetuada uma introdução à gestão em tempo real dos sistemas de drenagem, incluindo os princípios do controlo em tempo real, referências à monitorização e exemplos de aplicação destes conceitos em sistemas de drenagem europeus.