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TítuloSistema de apoio à decisão para a gestão operacional de redes de drenagem de águas residuais em condições de incerteza
Autor(es)Silva, António Pereira da
Orientador(es)Pinho, José L. S.
Palavras-chaveSAD
Sistemas de saneamento de águas residuais
Hidroinformática
Modelação matemática
Operação e controlo de infraestruturas hidráulicas
DSS
Wastewaters systems
Hydroinformatic tools
Mathematical modelling
Hydraulics infrastructures operation and control
Data4-Jun-2020
Resumo(s)A operação de sistemas de drenagem de águas residuais apresenta múltiplos desafios, incluindo garantir um transporte eficaz e seguro desde as habitações até à restituição dos efluentes tratados no meio ambiente. As instalações de tratamento de águas residuais da bacia do rio Ave localizadas a noroeste (NO) de Portugal são especialmente vulneráveis às infiltrações e afluências indevidas. Procedeu se à implementação de uma vasta rede de monitorização, permitindo o conhecimento lato das reais condições de escoamento e assim otimizar a gestão operacional do sistema através do desenvolvimento de um sistema de apoio à decisão (SAD) desenvolvido para o efeito. Os equipamentos de monitorização foram colocados em locais estratégicos para permitir uma melhor análise e toda a informação obtida pelos mesmos (em tempo real) está integrada em bases de dados e operada por um sistema SCADA. A presente tese, desenvolvida em ambiente empresarial, apresenta a estrutura concetual do SAD, a descrição das suas principais componentes e os resultados da sua aplicação na gestão operacional das infraestruturas. Tendo por base o sistema desenvolvido, é apresentada num primeiro grupo resultados dos trabalhos de campo que deram origem ao desenvolvimento do SAD. No segundo grupo abordam-se resultados das três principais componentes do SAD. No sistema de informação apresentam-se resultados do desenvolvimento do SIG, do SCADA e da plataforma Delft FEWS, no sistema de modelação apresentam-se resultados relativos ao modelo hidrológico e hidrodinâmico da bacia do rio Vizela, resultados do modelo hidrodinâmico da rede e o potencial impacto das descargas das ETAR na qualidade da água dos rios Vizela e Ave. No sistema de análise apresentam-se o desempenho das diferentes fontes de previsão de precipitações para diferentes horizontes temporais; uma estimativa dos volumes de infiltração durante os períodos húmidos; a identificação e localização das câmaras de visitas suscetíveis a derrames e ainda ligações desconhecidas ou clandestinas ao longo da rede; e, por fim; a definição de um controlador PID para um sistema de elevação de uma estação de tratamento de águas residuais, com base na medição em tempo real do nível do tanque de montante. O incremento no desempenho operacional da empresa responsável pela operação do sistema, obtido através do presente trabalho foi assinalável, tanto em termos económicos como em termos de proteção ambiental.
The operation of wastewater drainage systems presents multiple challenges, including ensuring effective and safe transportation from housing to the treated effluents discharge points in receiving water bodies. Wastewater treatment facilities located in Northwest (NW) of Portugal are especially vulnerable to infiltrations and undue inflows. A comprehensive monitoring network was installed, making available real time data of sewer network flow conditions which allows the operational management of the system by a decision support system (DSS) developed in this work. Several pipe and river discharges measurement devices were installed at strategic locations within the sewer network and integrated with a SCADA system responsible for its operation. The DSS was implemented using the Delft-FEWS platform, integrating monitoring data and models. This thesis, developed with the support of the company responsible for wastewater operation and management, presents the conceptual structure of the DSS, the description of its main components and the results of its application in the operational management of the main infrastructures. Considering the developed system, a first set of results related with the fieldwork that constitute the bases for the DSS implementation is presented. In a second group the three main DSS components are described. Information system includes data from the GIS (Geographic Information System), SCADA and Delft FEWS platforms development. Regarding the modeling system, results related to the hydrological and hydrodynamic model of the Vizela river basin, results of the hydrodynamic model of sewer system and the potential impact of wastewater treatment plant discharges on water quality of rivers Vizela and Ave are presented. The analysis system presents the performance of different precipitation forecasts for increasing forecast horizons; an estimate of infiltration volumes during wet periods; the identification and location of overflows manholes and unknown or clandestine connections throughout the network; and, finally, a PID controller for the pump station control based on real-time measurement of the upstream tank level. The operational performance of the wastewater company as greatly improved with the knowledge resulting from the DSS, both in terms of economic revenue and environment protection.
TipoTese de doutoramento
DescriçãoPrograma Doutoral em Engenharia Civil
URIhttps://hdl.handle.net/1822/76545
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Teses de Doutoramento
C-TAC - Teses de Doutoramento

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