Título:
Modelação Hidráulica e da qualidade da água em sistemas de abastecimento. Método das características
Resumo:
É fundamental garantir a adequada concepção e funcionalidade dos sistemas de abastecimento de água, de forma a viabilizar a sua exploração eficaz e segura, sob o risco de ser colocada em causa a eficiência dos diferentes usos públicos ou privados da água, com consequências nefastas para a saúde pública, qualidade de vida e segurança das comunidades. Neste contexto, é inegável o contributo que a modelação numérica e computacional podem dar no sentido de responder aos desafios cada vez mais exigentes colocados pela sociedade, quer em termos de quantidade, quer em termos de qualidade da água. Na modelação do comportamento hidráulico dos escoamentos nos sistemas de abastecimento de água têm, na maioria das situações, sido consideradas condições de regime permanente ou quasipermanente, dado que a modelação em regime variável, além de muitas vezes complexa, se pode tornar muito mais exigente em termos de esforço computacional, tanto no que respeita ao tempo necessário à execução do cálculo, como relativamente à memória requerida colocando mesmo, por vezes, em causa a sua aplicabilidade prática. Assim, uma vez que a modelação dos escoamentos em regime dinâmico se aproxima mais da realidade física dos escoamentos, além de por vezes se tornar essencial a sua utilização, implementou-se uma estrutura de cálculo ajustando o Método das Características (MOC) de modo a conseguir-se a partir do mesmo boas performances (computacionais e de rigor das soluções a alcançar) para a modelação hidráulica e da qualidade da água de sistemas de distribuição. Nessa estrutura foi desenvolvida uma metodologia de cálculo eficiente para escoamentos em regime permanente, quasi-permanente e variável, podendo optar-se no último, para a simulação hidráulica, por um modelo puramente elástico, híbrido (elástico e rígido) ou rígido. Para a modelação da qualidade da água adoptou-se um modelo híbrido (discretização Euleriana e avanço no cálculo e tempo, Lagrangeano) que nos conduz a soluções rigorosas com muito reduzido incremento no esforço de cálculo. Apresentam-se dois casos de estudo, onde são evidenciados níveis de desempenho do modelo proposto, relativamente ao tempo necessário ao processo de cálculo, à memória computacional requerida e ao rigor das soluções alcançadas, considerando situações correspondentes a condições de regime permanente e variável. Para a situação correspondente ao regime permanente os resultados são ainda comparados com os resultantes da solução teórica e os resultantes da aplicação do Software EPANET 2.0 (campo de aplicação – regime permanente).
Autores:
Jorge M. P. Amado, José A. S. Marques, Ana M. S. Ferreira