Modelado hidrológico e hidráulico con SWMM - Storm Water Management Model en la cuenca urbana de Riacho Fundo I - Distrito Federal

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i1.11458

Palabras clave:

Drenaje Urbano; Calibración; Lluvia; Caudal.

Resumen

Esta investigación modeló hidrológica e hidráulicamente el sistema de drenaje urbano en la Región Administrativa de Riacho Fundo I en el Distrito Federal a partir de los datos de lluvia y caudal monitoreados en 21 eventos entre 2018 y 2019 con el modelo SWMM. El objetivo de la investigación fue analizar la calibración del modelo de escorrentía para el área de estudio con el fin de validar el uso de la herramienta en la gestión del drenaje urbano. Se utilizó el programa PCSWMM, que cuenta con el calibrador automático SRTC, que permite la variación de los parámetros mediante el análisis de incertidumbres. La simulación se realizó de forma continua, con el análisis de cada evento individualmente, teniendo el evento del 03/12/19 las mejores funciones objetivo al calibrarse (ISE = 4.64, NSE = 0.851, R² = 0.865, SEE= 0,466, LSE = 17,4, RMSE = 3,28). Con el modelo calibrado se validaron 20 eventos y aunque el 40% de ellos presentó NSE negativo por sobreestimación de Qpico, el modelo se consideró satisfactorio, considerando que este problema se puede atribuir a la dificultad de medir grandes caudales. Por lo tanto, se logró la calibración y validación del modelo hidrológico e hidráulico propuesto para la región. Estas herramientas son importantes para la gestión del agua de lluvia, incluido el dimensionamiento de sistemas con medidas compensatorias.

Biografía del autor/a

Thays Mitsuko Tsuji, Universidade Federal de Santa Catarina

Graduada no curso de Engenharia Ambiental pela Universidade Estadual de Maringá (UEM) - 2011/2016. 
Mestra pelo Programa de Pós Graduação de Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, Universidade de Brasília (UnB) - 2016/2018.
Pesquisadora bolsista no projeto "Estudo Multidisciplinar do estado Físico do Lago Paranoá: Topo-Batimetria, Qualidade dos Sedimentos e Balanço Hídrico" pelo período de 6 meses - 2018/2019.
Doutoranda no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental (PPGEA), pela Universidade Federal de Santa Catarina, integrante do Laboratório de Águas Pluviais Urbanas e Técnicas Compensatórias.

Sérgio Koide, Universidade de Brasília

Graduação em Engenharia Civil pela Universidade de Brasília (1975), especialização em Engenharia de Terminais e Oleodutos pela PETROBRÁS (1976), mestrado em Engenharia Civil (recursos hídricos) pela COPPE-UFRJ (1984) e PhD (recursos hídricos) pelo Imperial College London (1990). Atualmente é professor Associado da Universidade de Brasília. Tem experiência na área de Engenharia Sanitária, com ênfase em Recursos Hídricos, atuando nos temas: hidrologia superficial e subterrânea (quantidade e qualidade), manejo de águas pluviais, contaminação de recursos hídricos. 

Citas

Aquino, I., Roig, H. L. Oliveira, E. Garnier, J., Guimarães, E., & Koide, S. (2018). Variação temporal da descarga sólida em suspensão e identificação de minerais a partir de aperfeiçoamento de método de amostragem automática no Córrego Riacho Fundo, Brasília, Distrito Federal. Geologia USP. Série Científica, 18(2), 171-185.

Barros, A., Neves, M. G. F. P., & Henrique, D.C. (2016). Variabilidade E Causas Na Geração De Vazão Em Bacias Urbanas: Estudo De Caso Do Riacho Do Sapo, Maceió-AL. Revista Eletrônica de Gestão e Tecnologias Ambientais. 4, 220.

Blumensaat, F. & Wolfram, M. & Krebs, P. (2012). Sewer model development under minimum data requirements. Environ. Earth Sci., 65(5), 1427–1437.

Brito, L. K. S., Costa, M. E. L. & Koide, S. (2020). Assessment of the Impact of Residential Urban Patterns of Different Hillslopes on Urban Drainage Systems and Ecosystem Services in the Federal District, Brazil. Sustainability, 12(14), 5859.

Broekhuizen, I., Leonhardt, G., Marsalek, J. & Viklander, M. (2019). Calibration event selection for green urban drainage modelling. Hydrology and Earth System Sciences Discussions.

Chung, E.-S. & Hong, W.-P. & Lee, K. S. & Burian, S. J. (2011). Integrated use of a continuous simulation model and multi-attribute decision making for ranking urban watershed management alternatives.” Water Resour. Manage, 25(2), 641–659.

Costa, M. E. L (2013). Monitoramento e modelagem das águas da drenagem urbana na bacia do lago Paranoá. Dissertação de Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, Publicação PTARH.DM-148/2013, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 179p.

De Paula, A. C. V. (2019). Estudo experimental e modelagem da lagoa de detenção do guará – DF: comportamento no amortecimento de cheias e na alteração da qualidade da água. Dissertação De Mestrado Em Tecnologia Ambiental E Recursos Hídricos da Universidade de Brasília.

Fileni, F. Costa, M. E. L. & Alves, C. M. A. (2019). The application of LIDs in Savanna region for mitigation of flooded areas. RBRH. 24.

Garcia, J. I. B. & Paiva, E. M. C. D. (2006). Monitoramento Hidrológico E Modelagem da Drenagem Urbana da Bacia do Arroio Cancela – RS. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 11(4), 99‐108.

James, W. (2005). Rules for responsible modeling (4a ed.). Computational Hydaulics International.

Kourtis, I. M. Kopsiaftis, G., Bellos, V., & Tsihrintzis, V. A. (2017). Calibration and validation of SWMM model in two urban catchments in Athens, Greec. Proceedings 15th International Conference on Environmental Science and Technology Rhodes, Greece.

Lian, Q., Yao, L., Uddin Ahmad, Z., Lei, X., Islam, F., Zappi, M. E., & Gang, D. D. (2019), Nonpoint source pollution. Water Environ Res, 91, 1114-1128.

Menezes, P. H. J. (2010). Avaliação do efeito das ações antrópicas no Processo de escoamento superficial e Assoreamento na bacia do Lago Paranoá. Dissertação De Mestrado. Universidade de Brasília – UnB do Instituto de Geociências – IG.

Müller, A., Österlund, H., &Marsalek, J. (2019). The pollution conveyed by urban runoff: A review of sources, Science of the Total Environment.

Niazi, M., Nietch, C., Maghrebi, M., Jackson, N., Bennett, B., Tryby, M. & Massoudieh, A. (2017). Storm Water Management Model: Performance Review and Gap Analysis. J. Sustainable Water Built Environ. 3.

Nunes, G. (2016). Aplicação do Modelo Swat no Estudo Hidrológico e de Qualidade da Água da Bacia do Lago Paranoá – DF. Dissertação de Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. 148pg.

Paule-Mercado C., & Lee, C. (2017). Calibration of the SWMM for a mixed land use catchment in Yongin, South Korea. Desalination And Water Treatment. 63. 381-388.

PDAD - Pesquisa Distrital por Amostra de Domicílios 2018. (2019). Governo Do Distrito Federal. Companhia De Planejamento Do Distrito Federal – CODEPLAN.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J., & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM.

Pompêo, C. A (1999). Development of a state policy for sustainable urban drainage. Urban Water,1, 155–160.

Porto, M. F. (1995). Aspectos qualitativos do escoamento superficial em áreas urbanas. In: Drenagem Urbana. Porto Alegre: ABRH e UFRGS, 387-414.

Rossman, L. A. (2009). Storm Water Management Model User’s Manual Version 5.0. Cincinnati: U. S. Environmental Protection Agency. USA.

Rossman, L. A., & Huber, W. C. (2016). Storm Water Management Model Reference Manual Volume I – Hydrology. Cincinnati (EUA): USEPA (United States Environment Protection Agency), 2016.

Shinma, T. A. (2015). Avaliação de incertezas na calibração automática do modelo SWMM. Tese de Doutorado em Hidráulica e Saneamento, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, SP, 212.

Silveira, A. L. L. (1998). Drenagem urbana: gerenciamento, simulação, controle. In: Hidrologia urbana no Brasil. Porto Alegre: Editora da UFRGS/ABRH, 8-25.

Souza, F. P. (2014). Monitoramento e Modelagem Hidrológica da Sub-bacia do Lago Paranoá – Brasília/DF – e Avaliação de Bacias de Detenção. Dissertação de Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Universidade de Brasília, Brasília, DF, 139p.

Tsuji, T. M. (2018). Monitoramento e Modelagem das Águas de Drenagem Pluvial no Núcleo Urbano da Bacia do Ribeirão Riacho Fundo, Brasília – DF. Dissertação De Mestrado Em Tecnologia Ambiental E Recursos Hídricos da Universidade de Brasília.

Tsuji, T. M., Costa, M. E. L., & Koide, S. (2019). Diffuse pollution monitoring and modelling of small urban watershed in Brazil Cerrado. Water Science and Technology, 79, 1912-1921.

Walsh, T. C., & Pomeroy, C. A., &Burian, S. J. (2014). Hydrologic modeling analysis of a passive, residential rainwater harvesting program in an urbanized, semi-arid watershed. J. Hydrol., 508, 240–253

Wu, J., Thompson, J., Kolka, R., Franz, K., Stewart, T. (2013). Using the Storm Water Management Model to predict urban headwater stream hydrological response to climate and land cover change. Hydrol. Earth Syst. Sci. 2013, 17, 4743–4758.

Xu, Z., Xiong, L., & Li, H. (2019). Runoff simulation of two typical urban green land types with the Stormwater Management Model (SWMM): sensitivity analysis and calibration of runoff parameters. Environ Monit Assess 191, 343.

Yazdi, M. N., Ketabchy, M., Sample, D. J., Scott, D., & Liao, H. (2019). An evaluation of HSPF and SWMM for simulating streamflow regimes in an urban watershed. Environmental Modelling & Software, 118, 211–225.

Zhang, Y., Zhao, W. Chen, X., Jun, C., Hao, J. Tang, X., & Zhai, J. (2020). Assessment on the Effectiveness of Urban Stormwater Management. Water 2020, 13, 4.

Publicado

03/01/2021

Cómo citar

COSTA, M. E. L. .; TSUJI, T. M. .; KOIDE, S. Modelado hidrológico e hidráulico con SWMM - Storm Water Management Model en la cuenca urbana de Riacho Fundo I - Distrito Federal. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 1, p. e6010111458, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i1.11458. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/11458. Acesso em: 2 jul. 2024.

Número

Sección

Ingenierías