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- Modelação matemática como ferramenta de gestão e exploração de sistemas de distribuição de águaPublication . Gomes, RicardoA redução das perdas em sistema de distribuição de água, até níveis considerados economicamente viáveis e tecnicamente aceitáveis, constitui um dos principais objectivos para a maior parte das Entidades Gestoras de serviços públicos de abastecimento de água, tendo em vista alcançar a médio e longo prazo a sustentabilidade do serviço prestado. Esta realidade tem vindo a ser evocada a nível internacional, e, em Portugal, está consagrada no PEAASAR 2007-2013, que fixa a necessidade de reduzir as perdas de água para valores inferiores a 20% (Objectivo operacional 2). Neste contexto, a implementação de Zonas de Medição e Controlo (ZMC), sectorização do sistema em subsistemas de menor dimensão, pode dar um excelente contributo para atingir esses objectivos. Embora a sectorização da rede não permita directamente o controlo das perdas, acaba por ser um instrumento crucial no que concerne à sua detecção, caracterização e distribuição espacial. Além disso, facilita a implementação de estratégias activas de controlo de perdas, o estabelecimento de prioridades de intervenção na rede, a gestão das pressões ao longo do dia em função dos consumos, o controlo da facturação e monitorização de parâmetros relacionados com a qualidade da água. Partindo deste pressuposto, duas novas metodologias são propostas neste trabalho como ferramentas de gestão e exploração de sistemas de distribuição de água. Sabendo que a ocorrência de perdas de água, na sua grande maioria, ocorre na rede de distribuição nos ramais de ligação, a primeira metodologia proposta baseia-se num modelo matemático de simulação hidráulica e nas melhores práticas internacionais para gestão das perdas de água através da redução da pressão à entrada do sistema ou subsistema (mais comum na prática). Esta metodologia permite estimar os benefícios económicos directos originados pela redução da pressão na rede, particularmente em termos da redução da produção de água. No entanto, outros benefícios, como por exemplo, a redução da frequência de roturas, redução dos custos de controlo activo de fugas, a redução do consumo de energia e a redução do número de reclamações de utilizadores, podem ser adicionados. Além disso, pode ser ainda usada para definir o nível económico de perdas, ou seja, o nível a partir do qual não haverá mais interesse económico em reduzir as perdas de água. A segunda metodologia proposta neste trabalho está relacionada com o estudo de viabilidade e sustentabilidade do projecto de sectorização de redes de distribuição de água, incluindo a gestão da pressão ao longo da rede e durante o horizonte de projecto. Além disso, pode ser usada para planear os investimentos necessários em diferentes momentos, durante o horizonte de projecto, de acordo com as reais necessidades e os recursos financeiros da Entidade Gestora. Baseia-se na teoria dos grafos (algoritmo de Floyd-Warshall) para definir a geometria ou limites entre ZMC, e num algoritmo de optimização (baseado na meta heurística Simulated Annealing) ligado a um simulador hidráulico em regime quase-permanente para estudar as condições de fronteira entre ZMC, tal como o reforço da capacidade de transporte da rede e a gestão da pressão durante o horizonte de projecto. Para testar o desempenho das duas aplicações computacionais desenvolvidas, no final deste documento apresentam-se vários estudos de caso e discutem-se os resultados obtidos.
- Assessing the influence of uncertainty in land cover mapping and digital elevation models on flood risk mappingPublication . Gonçalves, Luísa M.S.; Fonte, Cidália C.; Gomes, RicardoThis paper proposes an approach to assess the influence of the uncertainty present in the parameters dependent on the land cover and elevation data over the peak flow values and the subsequent delineation of flooded areas. The proposed approach was applied to produce vulnerability and risk maps that integrate uncertainty for the urban area of Leiria, Portugal. A SPOT-4 satellite image and DEMs of the region were used. The peak flow was computed using the Soil Conservation Service method and HECHMS, HEC-RAS, Matlab and ArcGIS software programs were used. The analysis of the results obtained for the presented case study enables the identification of the order of magnitude of uncertainty associated to the watershed peak flow value and the identification of the areas which are more susceptible to flood risk to be identified.
- WaterNetGen Helps C-TownPublication . Sousa, J.; Muranho, J.; Marques, A. Sá; Gomes, R.The methodology proposed to solve the C-Town water distribution network problem (BBLAWN) comprises two optimization models: a least cost design model to identify the pipes to be replaced and size them; and an optimal operation model to define the pump controls and the PRV settings. Both models are solved by linking a hydraulic simulation model (WaterNetGen, a pressure driven EPANET extension) with a simulated annealing algorithm. This methodology, supported by some additional engineering expertise, provided a set of good solutions in terms of capital cost, and a good commitment with the environmental and financial damage caused by water losses.
- Analysis and Simulation of Drainage Capacity of Urban Pipe NetworkPublication . Gomes, Ricardo; Vellando, P.; Sousa, J.; Sá Marques, J.; Muranho, J.In the last decades the urban area of Leiria (Portugal) has spread quickly and the impervious surfaces increased significantly, mostly because of the type of pavements used (asphalt and Portuguese cobblestone) and the area occupied by buildings. One of the major problems is related to the recurrent floods in Leiria’s downtown during periods of higher rainfall intensity, which affect the economic activities, the environment and the residents’ lives. The urban area benefits from a large drainage network, but in some zones it has low performance, due to the degradation of the infrastructure and the successive located interventions occurred in the last decades (for network expansion and rehabilitation works). To minimize the flooding impacts in Leiria’s downtown, the municipality intends to build an underground pipeline (a length of 1.5 kilometres, with a 2.0 metres diameter and 0.2% slope) to convey the runoff by gravity from Leiria’s downtown to the river. This paper presents an integrated study of the urban catchment and the drainage network capacity using the Storm Water Management Model (SWMM). This study included the analysis of the solution for different rainfall intensities (corresponding to different return periods) to assess its performance and, when required, suggest additional recommendations.