Otimização multiobjetivo de bacias de detenção em sistemas de drenagem urbana utilizando algoritmos genéticos

• Autor(a) principal: Silva, Camila de Mello
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPB
• Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/29952
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL; Bacias de detenção - águas pluviais; Drenagem urbana; Otimização multiobjetivo; Modelo SWMM; Detention Basins; Multiobjective Optimization; SWMM model

A excessiva impermeabilização do solo, como consequência da urbanização, leva a um aumento substancial do escoamento superficial, que coloca grandes cidades sobre situações de frequente vulnerabilidade frente a ocorrência de inundações. Para lidar com esse problema, adaptações no sistema de drenagem urbana se fazem cada vez mais necessárias. Dentre essas alterações, a implantação de bacias de detenção se mostra uma solução eficiente ao armazenar temporariamente as águas pluviais e reduzir picos de vazão em áreas com ocupação já consolidada. Entretanto, propor um sistema de detenções que diminua o volume de inundação à medida que a solução seja a de menor custo financeiro, envolve diferentes critérios e decisões complexas, muitas vezes inviável de se obter através de métodos tradicionais de tentativa e erro. Neste sentido, as técnicas de otimização, sendo mais especificamente as de otimização multiobjetivo, junto aos modelos de simulação hidrológica, surgem como uma ferramenta interessante na busca por soluções ótimas que atendam a múltiplos objetivos conflitantes. Com isso, o presente trabalho teve como objetivo testar a integração entre um algoritmo genético e o modelo de simulação hidrológica SWMM, para otimizar a localização e as dimensões de um conjunto de bacias de detenção, visando minimizar simultaneamente o volume total de inundação (VTI) e o volume total de detenção (VTD). Considerando que o volume de detenção refletirá nos custos envolvidos para implantação da estrutura de armazenamento. Para tanto, foram propostos 8 casos com o intuito de analisar a interferência de se incorporar diferentes restrições e variáveis de decisão, a fim de obter um modelo de otimização mais completo para auxiliar os tomadores de decisão. O modelo foi aplicado a uma área urbana localizada na cidade de Brasília e avaliado para três níveis de eficiência na redução do volume de inundação (30 %, 60 % e 90 %). Os resultados indicaram que incorporar a variável correspondente a localização das detenções forneceu Frentes de Pareto com melhores soluções em termos de eficiência na redução das inundações. Também foi possível perceber que existem pontos chave para implantação das detenções, capazes de reduzir mais o VTI. Isso também foi percebido ao incorporar a restrição de uma vazão máxima de saída no exutório do sistema de drenagem, que impôs às soluções a necessidade de estruturas de armazenamento com diâmetros de saída menores em pontos mais à jusante da rede. De forma geral, o trabalho apresentou soluções ótimas consistentes que, ao serem avaliadas individualmente, mostraram vantagens na integração entre otimização e modelagem hidrológica.