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Type: Dissertação
Title: Predição de extravasamentos devido à infiltração de águas pluviais em interceptor de esgotamento sanitário de Fortaleza/CE
Title in English: Prediction of overflows due to infiltration of rainwater in a sewage interceptor toilet in Fortaleza/CE
Authors: Lopes, Gustavo Siebra
Advisor: Lima Neto, Iran Eduardo
Co-advisor: Mesquita, Janine Brandão de Farias
Keywords in Brazilian Portuguese : Rede de esgoto - Fortaleza;Modelagem hidrológica-hidráulica;Vertente marítima de Fortaleza;Contaminação ambiental;Companhia de água e esgoto do Ceará - Cagece
Keywords in English : Sewage network - Fortaleza;Hydrological-hydraulic modeling;Fortaleza’s maritime aspect;Environmental contamination
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Issue Date: 2024
Citation: LOPES, Gustavo Siebra. Predição de extravasamentos devido à infiltração de águas pluviais em interceptor de esgotamento sanitário de Fortaleza/CE. 2024. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil - Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: O progresso de um país está intimamente ligado à qualidade de sua infraestrutura de serviços de água, esgoto, drenagem e resíduos sólidos. Este estudo foca na bacia da Vertente Marítima de Fortaleza, no Ceará, região Nordeste do Brasil, que enfrenta escassez hídrica e fragilidade dos recursos naturais típicas do clima semiárido. A área tem experimentado uma rápida expansão urbana, resultando em sérios desafios para os sistemas de drenagem e esgotamento sanitário, como inundações e poluição das águas. A entrada de águas pluviais no sistema de esgoto, denominada afluência indevida, compromete a eficiência do sistema, causando extravasamentos e contaminação ambiental. Diante disso, o objetivo geral consiste uma metodologia para simulação e otimização de redes coletoras de esgoto submetidas a contribuições pluviais e de lençol freático em ambientes urbanizados. O traçado e a batimetria do Interceptor Leste (IL) foram atualizados para realizar a modelagem hidrológica-hidráulica, foram utilizados dados pluviométricos da estação Edson Queiroz, coletados entre 2018 e 2023. A metodologia Rainfall- to-Kinematic Flow (RTK) foi aplicada para estimar o Rainfall Derived Infiltration and Inflow (RDII), identificando pontos críticos do sistema sujeitos a falhas e sobrecargas. Após validar o cenário com R ótimo, foi aplicada a equação de Intensidade-Duração-Frequência (IDF) para diferentes períodos de retorno. Os resultados do trabalho mostraram que o Personal Computer Storm Water Management Mode (PCSWMM) possui uma interface simplificada e intuitiva, com integração ao QGIS. Na fase de calibração do modelo, foram simulados 16 dias para 2, 4, 8, 10, 25 e 35 sub-bacias com diferentes valores de R. Na fase de validação, foram simulados 65 dias para 2 sub-bacias, comparando os resultados com o relatório da Companhia de Água e Esgoto do Ceará (CAGECE). A melhor acurácia foi alcançada com duas sub-bacias, apresentando resultados superiores a 75% para R igual a 0,01. Para tempos de retorno de 2, 5 e 10 anos, o valor de R igual a 0,01 manteve o melhor desempenho, mesmo com o aumento significativo do volume de água. Como proposta de melhoria na rede, recomenda-se o uso de medidas estruturais e não-estruturais. Concluiu-se que o modelo se mostrou adequado à realidade de Fortaleza, podendo ser utilizado como ferramenta prática para a previsão de extravasamento na rede de esgoto. Espera-se que a metodologia proposta possa também ser aplicada em outras cidades com características semelhantes.
Abstract: The progress of a country is closely tied to the quality of its water, sewage, drainage, and solid waste infrastructure. This study focuses on the Vertente Marítima Basin in Fortaleza, Ceará, a region in the semi-arid Northeast of Brazil that faces water scarcity and natural resource vulnerability. The area has undergone rapid urban expansion, leading to significant challenges for drainage and sewage systems, such as flooding and water pollution. The entry of stormwater into the sewage system, known as illicit inflow, compromises system efficiency, causing overflows and environmental contamination. In light of this, the general objective is to develop a methodology for the simulation and optimization of sewer networks subjected to stormwater and groundwater inflows in urbanized environments. The layout and bathymetry of the East Interceptor (IL) were updated to conduct hydrological-hydraulic modeling, using rainfall data from the Edson Queiroz station, collected between 2018 and 2023. The Rainfall-to-Kinematic Flow (RTK) method was applied to estimate the Rainfall Derived Infiltration and Inflow (RDII), identifying critical system points prone to failure and overload. After validating the scenario with the optimal R value, the Intensity-Duration-Frequency (IDF) equation was applied for different return periods. Results indicated that the Personal Computer Storm Water Management Model (PCSWMM) has a simplified and intuitive interface with integration to QGIS. During model calibration, simulations were performed for 16 days across 2, 4, 8, 10, 25, and 35 sub-basins with varying R values. In the validation phase, 65 days were simulated for two sub-basins, comparing results with data from the Ceará Water and Sewage Company (CAGECE). The best accuracy was achieved with two sub-basins, showing results above 75% for R equal to 0.01. For return periods of 2, 5, and 10 years, the R value of 0.01 maintained the best performance, despite significant increases in water volume. As a network improvement measure, both structural and non-structural solutions are recommended. The model proved adequate for Fortaleza’s reality and can be used as a practical tool for forecasting sewer system overflows. The proposed methodology may also be applicable to other cities with similar characteristics.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79021
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/7484931986233588
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8612-5848
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/2172710817636278
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7987-3303
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/7904990969543778
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DEHA - Dissertações defendidas na UFC

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