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Title: Modelagem da poluição fecal das águas do Canal do Prado, Campina Grande-PB.
Other Titles: Modeling of faecal pollution in the waters of Canal do Prado, Campina Grande-PB.
Modelización de la contaminación fecal en las aguas del Canal do Prado, Campina Grande-PB.
???metadata.dc.creator???: ARARUNA, Carmem Júlia Firmino.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: COURA, Mônica de Amorim.
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: OLIVEIRA, Rui de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: RODRIGUES, Andréa Carla Lima.
???metadata.dc.contributor.referee2???: NASCIMENTO, Ruth Silveira do.
Keywords: Poluição Fecal;Sistemas de Macrodrenagem;Modelagem Computacional com SWMM;Fecal Pollution;Macro Drainage Systems;Computational Modeling with SWMM;Contaminación Fecal;Macro Sistemas de Drenaje;Modelado Computacional con SWMM
Issue Date: 28-Oct-2022
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ARARUNA, Carmem Júlia Firmino. Modelagem da poluição fecal das águas do Canal do Prado, Campina Grande-PB. 2022. 127 fl. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental), Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2022. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28892
???metadata.dc.description.resumo???: A utilização dos sistemas de drenagem no meio urbano para o transporte de esgotos sanitários in natura, a partir do despejo irregular de efluentes domésticos, tem sido uma das causas primárias de degradação dos recursos hídricos nas cidades. Isto traz sérias consequências para o meio ambiente, através da grande quantidade de poluentes que chega aos mananciais. Sendo a poluição fecal uma das principais ameaças aos ecossistemas urbanos. Assim, o objetivo desta pesquisa é analisar o processo da poluição fecal nas águas do sistema de macrodrenagem da Bacia Hidrográfica Riacho do Prado - Campina Grande/PB, através do modelo computacional Storm Water Management Model – SWMM. Para isso, foram monitorados cinco pontos amostrais na extensão revestida do canal de drenagem, com a análise de indicadores de matéria orgânica e indicador microbiológico. Bem como foi realizada a modelagem hidrológica e qualitativa das águas da bacia, com calibração, validação e análise de sensibilidade do modelo SWMM para a área de estudo. Ainda, com a intenção de compreender as formas mais eficientes para reduzir a poluição fecal descarregada no canal do Prado, e de que maneira as variáveis de qualidade da água reagem em função da implementação de diferentes intervenções no sistema, entre elas a aplicação de técnicas LIDs, foram efetuadas simulações com distintos cenários. Por meio da análise das concentrações dos poluentes, foi constatado que as maiores concentrações são encontradas durante períodos secos. Foi verificado também que a qualidade das águas transportadas pelo canal apresenta característica típica de esgotos sanitários variando de concentrações consideradas fracas a fortes, manifestando uma situação crítica da qualidade em dois tributários do canal principal. Quanto à calibração e validação do modelo SWMM, os resultados obtidos para as simulações da vazão do escoamento superficial no canal e para as concentrações dos poluentes, foram condizentes com os valores observados in loco e nas análises laboratoriais, confirmando a eficiência da utilização deste modelo para as simulações dos cenários propostos. Através da análise de sensibilidade local realizada para identificar os parâmetros mais influentes do modelo, conclui-se que a porcentagem de área impermeável teve o maior efeito nos dados de saída do modelo, verificando-se para este parâmetro taxas de mudanças nos dados de saída de até 65%. Além disso, os resultados desta pesquisa mostraram que apesar da capacidade de simular os CTT e de ter obtido bons desempenhos para as variáveis DBO e DQO, o modelo não apresentou uma boa representatividade para as bactérias, uma vez que não foi satisfatório para tempos de retorno maiores. Observou-se um tempo de retorno limite igual a 3,28 anos quando considerado o erro de continuidade igual a 10%. Por fim, através das simulações dos cenários propostos com intervenções no modelo SWMM, verificou-se que o cenário que apresentou um maior percentual de redução das concentrações dos poluentes consistiu no que propôs interceptações dos pontos de lançamento de esgoto doméstico. Com valores atingindo 52% para DBO, 54% para DQO e 69% para CTT. Diante disso, ficou exposto que o lançamento irregular de esgoto na rede de drenagem é o principal contribuinte para a degradação da qualidade da água no sistema de macrodrenagem do canal do Prado. Portanto, observa-se a necessidade de adoção de sistemas de gerenciamento que possam auxiliar na redução dos impactos gerados pela urbanização, principalmente na poluição fecal das águas superficiais.
Abstract: The use of drainage systems in urban areas for the transport of sanitary sewage in natura, based on the irregular discharge of domestic effluents, has been one of the primary causes of degradation of water resources in cities. This has serious consequences for the environment, through the large amount of pollutants that reach the springs. Being fecal pollution one of the main threats to urban ecosystems. Thus, the objective of this research is to analyze the process of fecal pollution in the waters of the macrodrainage system of the Riacho do Prado Watershed - Campina Grande/PB, through the computational model Storm Water Management Model - SWMM. For this, five sample points were monitored in the coated extension of the drainage channel, with the analysis of organic matter indicators and microbiological indicator. As well as the hydrological and qualitative modeling of the waters of the basin, with calibration, validation and sensitivity analysis of the SWMM model for the study area. Still, with the intention of understanding the most efficient ways to reduce the fecal pollution discharged in the Prado channel, and how the water quality variables react in function of the implementation of different interventions in the system, among them the application of LIDs techniques, simulations were carried out with different scenarios. Through the analysis of pollutant concentrations, it was found that the highest concentrations are found during dry periods. It was also verified that the quality of the water transported by the channel has a typical characteristic of sanitary sewage, ranging from concentrations considered weak to strong, manifesting a critical situation of quality in two tributaries of the main channel. As for the calibration and validation of the SWMM model, the results obtained for the simulations of the surface runoff in the channel and for the concentrations of the pollutants were consistent with the values observed in loco and in the laboratory analyses, confirming the efficiency of using this model to the simulations of the proposed scenarios. Through the local sensitivity analysis carried out to identify the most influential parameters of the model, it was concluded that the percentage of impermeable area had the greatest effect on the output data of the model, verifying for this parameter rates of change in the output data of up to 65%. In addition, the results of this research showed that despite the ability to simulate the Thermotolerant Coliforms and having obtained good performances for the Biochemical Oxygen Demand and Chemical Oxygen Demand variables, the model did not present a good representation for the bacteria, since it was not satisfactory for return times bigger. A limit return time equal to 3.28 years was observed when considering the continuity error equal to 10%. Finally, through the simulations of the proposed scenarios with interventions in the SWMM model, it was verified that the scenario that presented a greater percentage of reduction in the concentrations of pollutants consisted of the one that proposed interceptions of the points of release of domestic sewage. With values reaching 52% for Biochemical Oxygen Demand, 54% for Chemical Oxygen Demand and 69% for Thermotolerant Coliforms. In view of this, it was exposed that the irregular release of sewage into the drainage network is the main contributor to the degradation of water quality in the macro drainage system of the Prado channel. Therefore, there is a need to adopt management systems that can help reduce the impacts generated by urbanization, especially in faecal pollution of surface water.
???metadata.dc.description.resumen???: El uso de sistemas de drenaje en áreas urbanas para el transporte de aguas residuales sanitarias en natura, a partir de la disposición irregular de efluentes domésticos, ha sido una de las principales causas de degradación de los recursos hídricos en las ciudades. Esto tiene graves consecuencias para el medio ambiente, por la gran cantidad de contaminantes que llegan a los manantiales. Dado que la contaminación fecal es uno de los principales amenazas para los ecosistemas urbanos. Así, el objetivo de esta investigación es analizar la proceso de contaminación fecal en las aguas del macrosistema de drenaje de la Cuenca Hidrográfica del Riacho do Prado - Campina Grande/PB, a través del modelo computacional Gestión de Aguas Pluviales Modelo – SWMM. Para ello, se monitorearon cinco puntos de muestreo en la extensión revestida de la canal de drenaje, con análisis de indicadores de materia orgánica e indicador microbiológico. Así como la modelización hidrológica y cualitativa de las aguas de la cuenca, con calibración, validación y análisis de sensibilidad del modelo SWMM para el área de estudio. Sin embargo, con la intención comprender las formas más eficientes de reducir la contaminación fecal descargada en el Prado, y cómo reaccionan las variables de calidad del agua en función de la implementación de Se realizaron diferentes intervenciones en el sistema, entre ellas la aplicación de técnicas LIDs. Simulaciones con diferentes escenarios. A través del análisis de las concentraciones de contaminantes, se encontró que las concentraciones más altas se encuentran durante los períodos secos. Fué verificado también que la calidad del agua transportada por el canal tiene una característica típica de las aguas residuales condiciones sanitarias que van desde concentraciones consideradas débiles hasta fuertes, manifestando una situación crítica de calidad en dos afluentes del cauce principal. En cuanto a la calibración y validación del modelo SWMM, los resultados obtenidos para las simulaciones de la escorrentía superficial en el canal y para las concentraciones de contaminantes, fueron consistentes con los valores observados in loco y en el análisis de laboratorio, confirmando la eficiencia del uso de este modelo para simulaciones de escenarios propuestos. A través del análisis de sensibilidad local realizado para identificar los parámetros más influyente del modelo, se concluye que el porcentaje de área impermeable tuvo el mayor efecto en los datos de salida del modelo, verificando para este parámetro tasas de cambio en los datos de salida hasta un 65% de producción.Además, los resultados de esta investigación mostraron que a pesar de la capacidad de simular el CTT y habiendo obtenido buenos desempeños para las variables DBO y DQO, el modelo no mostró una buena representación para bacterias, ya que no fue satisfactoria para tiempos de respuesta más largos. Se observó un tiempo límite de retorno igual a 3,28 años cuando error de continuidad igual al 10%. Finalmente, a través de las simulaciones de los escenarios propuesto con intervenciones en el modelo SWMM, se verificó que el escenario que presentaba un mayor porcentaje de reducción en las concentraciones de contaminantes consistió en lo propuesto interceptaciones de puntos de descarga de aguas residuales domésticas. Con valores que alcanzan el 52% para DBO, 54% para DQO y 69% para CTT. Ante ello, se expuso que la liberación irregular de aguas residuales en la red de drenaje es el principal contribuyente a la degradación de la calidad del agua en el Macrosistema de drenaje canal Prado. Por lo tanto, es necesario adoptar sistemas de gestión que pueden ayudar a reducir los impactos generados por la urbanización, principalmente en la contaminación fecal de las aguas superficiales.
Keywords: Poluição Fecal
Sistemas de Macrodrenagem
Modelagem Computacional com SWMM
Fecal Pollution
Macro Drainage Systems
Computational Modeling with SWMM
Contaminación Fecal
Macro Sistemas de Drenaje
Modelado Computacional con SWMM
???metadata.dc.subject.cnpq???: Recursos Hídricos
Saneamento Ambiental
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28892
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