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Título: Modelagem hidrológica de um módulo experimental de pavimento permeável poroso utilizando o EPA SWMM
Título(s) alternativo(s): Hydrologic modeling of a type C permeable pavement using the EPA SWMM
Autor(es): Sangalli, Nayara Cristina Rossini
Orientador(es): Destro, Cesar Augusto Medeiros
Palavras-chave: Pavimentos
Escoamento
Blocos de concreto
Águas pluviais
Drenagem
Calibração
Pavements
Runoff
Concrete blochs
Rain-water (Water-supply)
Drainage
Calibration
Data do documento: 31-Ago-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: SANGALLI, Nayara Cristina Rossini. Modelagem hidrológica de um módulo experimental de pavimento permeável poroso utilizando o EPA SWMM. 2021. Dissertação (Mestrado em Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021.
Resumo: Existe documentação limitada sobre a análise de sensibilidade utilizando os parâmetros do módulo LID do SWMM. Estudos recentes reiteram a necessidade de pesquisas que realizem a calibração, a validação e a análise de sensibilidade com o uso deste software utilizando o módulo LID do mesmo. O objetivo deste trabalho foi o de realizar a modelagem computacional de um módulo de pavimento permeável utilizando o software EPA SWMM. O módulo experimental de pavimento permeável foi revestido com bloco intertravado de concreto poroso, e implantado no Câmpus da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) de Pato Branco. Foi efetuada a caracterização dos materiais empregados no preenchimento das camadas do pavimento e seu dimensionamento. Os dados de precipitação foram obtidos por pluviômetro instalado no local e os dados de lâmina da água foram obtidos com o auxílio de transdutores de pressão instalados nos reservatórios à jusante do dreno de fundo e no reservatório de escoamento superficial. A modelagem do pavimento poroso foi realizada utilizando o módulo LID do SWMM. A partir da Equação intensidade duração frequência (IDF) de Pato Branco foram criadas chuvas artificiais pelo método dos blocos alternados para a realização da análise de sensibilidade e para as etapas de calibração e validação do modelo foram utilizadas as chuvas e lâminas medidas em campo. A análise de sensibilidade indicou que as características da precipitação podem influenciar no coeficiente de sensibilidade dos parâmetros. Os parâmetros mais sensíveis foram o offset do dreno, a porosidade da camada de assentamento e o índice de vazios da camada de armazenamento. O desempenho do modelo computacional foi avaliado utilizando o coeficiente de NashSutcliffe (NS), o erro quadrático médio (RMSE) e o erro médio absoluto (EMA). Foram utilizados dois eventos de precipitação para a calibração e dois eventos de precipitação para a validação. No melhor evento calibrado foi obtido um coeficiente de NS de 0,8804, RMSE de 0,0003 e EMA de 0,0037. Em seguida foi realizada a validação com dois eventos de precipitação, no melhor deles se obteve um NS de 0,8790, RMSE de 0,02575 e EMA de 0,0315. Os resultados deste trabalho mostram que na análise de sensibilidade devese atentar para o tempo de retorno e intensidade das chuvas, pois as características da chuva podem influenciar no resultado da análise de sensibilidade. O modelo foi considerado validado para chuvas semelhantes aquela utilizada na própria calibração.
Abstract: There is limited documentation on sensitivity analysis using SWMM LID module parameters. Recent studies reiterate the need for research to perform calibration, validation and sensitivity analysis using this software using its LID module. The objective of this work was to perform the computational modeling of a permeable pavement module using the EPA SWMM software. The experimental module of permeable pavement was covered with an interlocking block of porous concrete, and implemented in the Campus of the Federal Technological University of Paraná (UTFPR) in Pato Branco.The characterization of the materials used in filling the pavement layers and their dimensioning was carried out. The second stage comprised the construction and monitoring of the module. Precipitation data were obtained by a rain gauge installed on site and water depth data were obtained with the aid of pressure transducers installed in the reservoirs downstream of the bottom drain and in the surface runoff reservoir. Modeling of the porous pavement was performed using the SWMM LID module. From the intensity duration frequency (IDF) equation of Pato Branco, artificial rains were created using the alternating block method to perform the sensitivity analysis and for the steps of model calibration and validation, rains and blades measured in the field were used. The sensitivity analysis indicated that precipitation characteristics can influence the sensitivity coefficient of the parameters. The most sensitive parameters for this modeling were the drain offset, the porosity of the soil layer and the void ratio of the storage layer. The performance of the computational model was evaluated using the NashSutcliffe (NS) coefficient, the Root Mean Square Error (RMSE) and the Mean Absolute Error (MAE). Two precipitation events were used for calibration. In the best calibrated event, a NS coefficient of 0.8804, RMSE of 0.0003 and EMA of 0.0037 were obtained. Then, the validation was performed with two precipitation events, the best of which was obtained a NS of 0.8790, RMSE of 0.02575 and EMA of 0.0315. Good validation results were obtained when using a similar calibration event. The results of this work show that, in the sensitivity analysis, attention should be paid to the return time and rainfall intensity, as the rainfall characteristics can influence the result of the sensitivity analysis. The model was considered validated for rainfall similar to that used in the calibration itself.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26399
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