ABSTRACT A rainwater harvesting system, designed for non-potable water uses, can be helpful for runoff generation control. To evaluate this, sub-daily time steps for monitoring and continuous simulations are important tools. Therefore, this paper shows a performance assessment of a rainwater harvesting system for both roof runoff control (maximum flow rate and drained volume) and to meet water demand, from data obtained in a monitoring apparatus and also from continuous simulation using 1-minute time steps data. The model SWMM was calibrated and validated for both a roof and a monitoring apparatus during the monitored period 2018-2019. Thereafter, continuous simulations were accomplished using rainfall, evaporation, and demand time series. For this stage, data satisfied nearly seven years (2014-2020) containing one-minute time step values. Results have shown the control is influenced by the combined action of the first-flush diverter and rainfall regime and was shown to be greater at maximum flow rate than volume.

RESUMO O sistema de aproveitamento de águas da chuva, concebido para usos da água não-potáveis, pode ser útil no controle da geração de escoamentos superficiais. Para avaliar isto, intervalos de tempo sub-diários no monitoramento e simulações contínuas são ferramentas importantes. Portanto, este artigo mostra a avaliação do desempenho do sistema de aproveitamento de águas da chuva, tanto para controle do escoamento superficial de um telhado (vazão máxima e volume) como para atender a demanda de água, a partir de dados obtidos em um aparato de monitoramento e também de simulação contínua utilizando dados discretizados com passo de tempo de 1minuto. O modelo SWMM foi calibrado e validado para um telhado e para o aparato de monitoramento, no período monitorado de 2018 a 2019. Posteriormente, foram realizadas simulações contínuas utilizando séries temporais de precipitação, evaporação e de demanda, de quase sete anos (2014-2020). Os resultados mostraram que o controle é influenciado pela ação combinada do dispositivo de descarte das primeiras águas e do regime pluviométrico, tendo sido maior na vazão máxima do que no volume.

RESUMO Nos sistemas de drenagem urbana, as incertezas no cálculo das vazões são grandes, em função da dificuldade na representação da distribuição espacial dos eventos chuvosos. Nesse contexto, o presente trabalho visa avaliar como diferentes informações da espacialização da chuva (radar meteorológico, rede pluviométrica distribuída) e diferentes discretizações espaciais influenciam na estimativa do escoamento superficial. A bacia do Riacho Reginaldo em Maceió/Alagoas é usada como área de estudos, por haver disponibilidade de dados de radar e de uma densa rede de pluviômetros. A área de estudo está totalmente inserida na zona urbana da cidade de Maceió e possui um histórico de alagamentos constantes. O EPA Storm Water Management Model (SWMM) foi utilizado com 3 cenários de análise: (i) com chuva concentrada, considerando a chuva média medida, (ii) chuvas distribuídas por sub-bacias e (iii) distribuído por células do radar. Para avaliar os resultados gerados pelo modelo, foram estipuladas 4 variáveis: (i) a vazão de pico; (ii) o tempo de pico; (iii) o volume escoado e (iv) as perdas. Com base nesse critério, ficou claro que, para os eventos analisados, a distribuição da chuva aplicada a pequenas bacias urbanas com altas taxas de impermeabilização apresenta pouca divergência quanto à discretização da chuva e que o radar apresentou leituras significantemente maiores que as leituras observadas pelos pluviômetros.

ABSTRACT In urban areas, rainfall-runoff modeling provides large uncertainties due to the difficulty in representing the spatial distribution of rainfall events. In this context, the this work aims to evaluate the effect of temporal and spatial of rainfall data (weather radar and distributed rainfall gauges network) on runoff estimation in a urban basin. The Reginaldo basin, inserted in the urban area of the Maceió city, capital of state of Alagoas (Brazil), has a reasonable availability of rainfall datal covered with a high number and spatial distribution of rain gauges and weather radar, which was used as input of a hydrological model The EPA Storm Water Management Model (SWMM) has been used with 3 analysis rainfall scenarios: (i) considering uniform rainfall distribution based on measured average rainfall, (ii) considering distributed rainfall using catchment discretization, and (iii) considering distributed rainfall using radar cell discretization. In order to evaluate the model outcomes, we analyzed four hydrological output variables: (i) the peak flow; (ii) the peak time; (iii) the volume flowed and (iv) the volume losses. Based on this criterion, it was clear that, considering he analyzed scenarios, the effect of spatial distribution of rainfall data on hydrological response in small urban basins, with high impervious coverage, was not divergent for the analyzed scenarios and that the radar data showed significantly higher data resolution than rainfall gauges.

RESUMO O dimensionamento de sistemas adutores passa, sobretudo, pela determinação de um diâmetro que atenda às necessidades do sistema e acarrete em menores custos anuais de instalação e operação. Dentre as metodologias existentes para determinação do diâmetro econômico, a Fórmula de Bresse ainda é comum entre projetistas. Este trabalho teve como objetivo analisar a eficiência da Fórmula de Bresse, do MBPC e do MVLCT, comparando com o Método da Avaliação Real dos Custos. Ao fim deste trabalho, recomenda-se que o MBPC e o MVLCT não sejam utilizados pelos projetistas. Quando tratar-se de adutoras de pequeno porte, é possível a utilização da Fórmula de Bresse, desde que seja utilizada com um valor adequado, variável em função do material, para o seu coeficiente k. Para o PEAD, propõe-se k = 1,17 ou k = 1,18. Para o PVC DEFOFO e PRFV, sugerem-se os intervalos de 1,19 a 1,23 e 1,29 a 1,32, respectivamente. Tratando-se de adutoras com dimensões maiores, recomenda-se a utilização do MARC como metodologia para determinação do diâmetro econômico, por não ser possível encontrar um valor apropriado ao coeficiente de Bresse.

ABSTRACT The design of water distribution systems includes, above all, the determination of the pipe size that meets the requirements of the system and brings reduced annual costs of installation and operation. Among the existing methodologies for the economic pipe diameter determination, Bresse’s equation is still common among designers. This work aims to analyze the efficiency of Bresse’s equation, the MBPW and the MLVPC, comparing them with the MREC. We recommend that the designers do not use the MBPW and the MLVPC. When referring to water distribution systems of small size, it is possible to use the equation of Bresse, as long as it is used with a proper value for its coefficient k. For HDPE, we propose k = 1.17 or k = 1.18. For PVC DEFOFO and GFRP, we suggest the range of 1.19 to 1.23 and 1.29 to 1.32, respectively. Regarding the water distribution systems of bigger dimensions, we recommend the use of MREC as the methodology for the economic pipe diameter determination, due to the impossibility of finding an appropriate value for the Bresse’s equation coefficient.

RESUMO Biorretenção é uma técnica aplicada para tratar e reduzir o escoamento superficial gerado em áreas urbanas. Embora essas instalações apresentem processos complexos, um modelo simples com poucos parâmetros pode ser útil para seu projeto. Este artigo relata uma aplicação do método Puls como uma ferramenta quantitativa de simulação de biorretenção para eventos. Um dispositivo de biorretenção em escala real foi instalado e monitorado usando quatro sensores de nível e um pluviômetro de báscula, ambos com registradores de dados. O método foi aplicado de duas maneiras: a instalação como um único reservatório; e a instalação como dois reservatórios em série. As vazões dependiam de uma única taxa de infiltração no primeiro caso (K) e duas taxas de infiltração no segundo caso (K1 e K2). Foram utilizados 15 eventos e os resultados mostraram coeficientes de Nash-Sutcliffe (NS) e de determinação (R2) adequados na fase de calibração, especialmente quando a biorretenção foi simulada como um único reservatório, com valores NS variando de 0,64 a 0,95. Quando o dispositivo foi simulado como dois reservatórios em série, os valores de NS variaram de 0,80 a 0,95 na fase de calibração. A fase de validação resultou em NS e R2 menores que a fase de calibração. Apesar disso, o estudo apresentou o modelo de Puls como uma boa opção para a pesquisa em modelagem de dispositivos de biorretenção.

ABSTRACT Bioretention is a technique applied to treat and reduce runoff generated in urban areas. Although these facilities present complex processes, a simple model with few parameters can be useful for its project. This paper reports an application of Puls method as a bioretention simulation quantitative tool for events. A bioretention device in real scale was installed and monitored using four level sensors and a tipping-bucket rain gauge, both with data loggers. The method was applied in two ways: the facility as a single reservoir; and the facility as two serial reservoirs. Outflows depended on a single infiltration rate in the first case (K) and two infiltration rates in the second case (K1 and K2). The study used 15 events. Results showed suitable values for Nash-Sutcliffe (NS) and determination coefficients (R2) in the calibration phase, especially for bioretention simulated as a single reservoir, with NS values ranging from 0.64 to 0.95. NS ranged from 0.80 to 0.95 in the calibration phase for the device simulated as two serial reservoirs. The validation phase achieved lower NS and R2 than calibration phase. Despite this, the present study suggests the Puls model as a good option for research on bioretention devices modelling.

RESUMO Estudos da performance em laboratório possuem a vantagem de layouts flexíveis, podendo testar mais fatores. No entanto, nem sempre correspondem ao que acontece na escala real de aplicação. Este estudo foca em uma análise comparativa entre dispositivos experimentais de bioretenção em escala de campo e em escala de laboratório. A partir dessa comparação, é possível avançar na compreensão para extrapolação dos resultados. Como principais parâmetros de equivalência, foram utilizados a taxa de fluxo e a duração. No entanto, observou-se que estes parâmetros foram insuficientes para garantia de similaridade nos resultados. Indicamos como novos parâmetros a serem incorporados o volume de controle, taxa de aplicação e altura equivalente útil. Novos estudos com a variação destes parâmetros devem ser feitos.

ABSTRACT Studying the performance of LID devices on a laboratory scale has the advantage of flexible layouts, so that more factors can be tested. However, they do not always correspond to what happens on a real scale of application. This paper focuses on a comparative analysis between two bioretention experimental devices considering field and laboratory scales. Based on this comparison, our understanding can be enhanced to extrapolate the results. Flow rate and duration were used as the main equivalence parameters. However, these parameters were insufficient to ensure similarity in the results. We proposed to include control volume, an application rate and an equivalent net depth as new parameters. Further research should test the variation of these parameters.

RESUMO O Canal do Sertão alagoano tem grande importância social e econômica para o Estado de Alagoas, sendo, portanto, importante a realização de investigações hidrodinâmicas em um trecho de complexidade relevante do sistema de drenagem das águas pluviais, sob parâmetros não analisados nos projetos básico e executivo, em uma região abrangida por um trecho do canal, nas proximidades do km 67. As análises conduzidas nesse trabalho tratam de três aspectos: i) verificar os riscos à qualidade da água escoada através do canal do sertão, aduzida a partir do rio São Francisco; ii) os riscos a estrutura do canal, junto a uma junção convergente entre o Riacho Seco e o afluente das bacias tributárias que escoam sobre uma estrutura de drenagem que atravessa o canal no km 67,280; e, iii) analisar a elevação do nível de água no interior da estrutura do over-chute 3 que será submergido por ocasião das cheias, e do trecho à montante da confluência ao longo do Riacho Seco, que se desenvolve por 620 m ladeando o canal, a uma distância média de 80 m em relação ao seu eixo, podendo elevar-se sobre o espaldar externo do dique esquerdo do canal. Assim, são analisados os possíveis efeitos causados pela confluência do Riacho Seco com a descarga das bacias tributárias através do over-chute 3, nas imediações do km 67,280 do canal adutor do sertão alagoano. A análise das elevações e seus possíveis riscos à qualidade da água e à estrutura do canal adutor, para diferentes cenários de cheias, foi realizada com a utilização do programa de modelagem hidrodinâmica HEC-RAS. Observou-se que há elevação da lâmina d’água nos riachos, nos trechos a montante da junção convergente e que para vazões com tempo de recorrência de 50 anos ou mais, a estrutura de drenagem sobre o canal adutor do sertão falha, havendo galgamento da água da drenagem para o interior do canal.

ABSTRACT The project of the Canal do Sertão (Alagoas Aqueduct) is an important step toward social and economic development in the semiarid region of Alagoas State in Brazil. Therefore, a hydrodynamic assessment in the canal is necessary due to a complex drainage system under parameters that were not considered during the project design and execution, mainly along the reach km 67, where it is located a convergent confluence and an overchute structure. The analysis conducted in this study addressed three main aspects: i) verify possible risks to the water quality of the canal, pumped from São Francisco River; ii) evaluate scenarios with risks to the canal structure due a convergent confluence between Riacho Seco and the stream of the tributary basins, which flows over a drainage structure crossing the canal at km 67.28; and iii) analyze the water level elevation into the overchute structure, submerged during flood events, and the water level elevation in the upstream reach of the confluence of the Riacho Seco, with a length of 620 m parallel to the canal and separate by a distance of 80 m from each other, where the level may rise reaching the left levee of the canal. Thus, were assessed the potential effect of the Riacho Seco confluence with the flow discharge of the tributary basins on the overchute structure at km 67.28 of the Canal do Sertão. The analysis of the water elevation and its possible risks to the water quality and the canal structure for different flood scenarios were performed by using the hydrodynamics models HEC-HAS. It was noticed that there is an elevation of the water surface of the tributary streams in the upstream reaches of the convergent confluence and that the drainage structure over the canal do Sertão fails for flow discharge with a return period of 50 years or more, overflowing the water from the drainage system into the channel.

RESUMO As bacias hidrográficas urbanas apresentam uma realidade muito complexa no que se refere à qualidade das águas, geralmente afetadas pela carência dos serviços de saneamento, com consequências diretas sobre a saúde da população. A bacia do riacho Reginaldo em Maceió, Alagoas, apresenta grande variação espacial nos padrões da prestação dos serviços de saneamento básico e, consequentemente, grande variação nos indicadores de salubridade ambiental que impactam na incidência de doenças de veiculação hídrica. Este trabalho buscou relacionar ocorrência e incidência de doenças de veiculação hídrica com o Índice de Salubridade Ambiental (ISA). O ISA utilizado baseia-se na ocorrência, magnitude e abrangência de alagamentos e na qualidade e abrangência da prestação dos serviços de abastecimento de água, esgotamento sanitário e coleta de resíduos sólidos. Os resultados indicam uma relação entre os indicadores que compõem o ISA e a incidência de doenças específicas (relacionadas a determinado componente do ISA), mas mostram também que a resolução espacial e a forma de obtenção dos indicadores primários afetam substancialmente os resultados. Os resultados mostram, também, que a forma de obtenção dos dados é determinante para permitir identificar com clareza qual é o componente do saneamento básico que mais interfere na ocorrência e incidência de determinada doença, bem como a sua abrangência espacial. Na área estudada, os maiores números de diagnoses recaem principalmente sobre dengue, hepatites e leptospirose, com incidência majoritária da dengue. Os resultados são apresentados em mapa, com divisão por setor censitário.

ABSTRACT Urban watersheds have a rather complex reality with regard to water quality, usually as a result from the lack of sanitation services, with direct consequence on the health of population. Reginaldo creek bay in Maceió, Alagoas, has great spatial variation in the patterns of basic sanitation providing and, thus, great variation in environmental health indicators which impact in the incidence of waterborne diseases. This study aims to correlate the occurrence and incidence of waterborne diseases with the Environmental Health Index (ISA). The ISA index used is based on the occurrence, magnitude and extent of flooding and on the quality and scope of the provision of water supply, sanitation services and solid waste collection. Results indicate a relationship between ISA and the incidence of specific diseases (related to a particular ISA component), but they also show that results are substantially affected by spatial resolution of data and the methodology for obtaining primary indicators. It was also observed that the method to obtain and classify spatial data is crucial to identify the relations between each sanitation component and the incidence of a specific disease, as well as their spatial extent. Within the area studied, most diagnosis are attributed to dengue, hepatitis and leptospirosis, especially dengue over the others. Results were mapped in the studied area by census tract.

RESUMO Aplicações de hidrometria em canais com altas velocidades estão sujeitas às condições do fluxo, que geralmente é caracterizado por flutuações instantâneas e perturbações na superfície livre. Nesses casos, as incertezas associadas às flutuações de velocidade superam a precisão oferecida pelos instrumentos empregados nas técnicas convencionais. Uma exatidão razoável dos resultados é, portanto, suficiente para atender ao objetivo das medições. O uso de dispositivos baseados no princípio de Pitot em escoamentos rápidos pode ser uma alternativa eficaz ao uso dos medidores de velocidade convencionais. Este estudo teve por objetivo confeccionar um tubo de Pitot em sua configuração mais simples e avaliar seu desempenho em um canal experimental para velocidades variando no intervalo de 0,2 a 2,0 m/s. As incertezas nas leituras de carga estática e de carga total foram propagadas para as velocidades estimadas, mostrando que o dispositivo construído tem potencial para medições acima de 1,2 m/s, mas não é recomendado para baixas velocidades (<0,6 m/s). Os resultados foram comparados com um Velocímetro Acústico de Efeito Doppler (ADV). As leituras de velocidade instantânea indicaram incertezas de mesma magnitude em ambos os instrumentos. As diferenças entre as velocidades médias estimadas com o tubo de Pitot e com o ADV foram limitadas a uma margem de concordância de 15% que tende a ser reduzida com o aumento da velocidade local. Os resultados demonstraram um desempenho similar do tubo de Pitot frente ao medidor acústico no que se refere às velocidades mais altas. Medidores baseados no princípio de Pitot apresentam-se, portanto, como alternativa para o emprego nos escoamentos livres de alta velocidade.

ABSTRACT Hydrometric measurements undertaken in channels with high velocities are conditioned to the particularities of the flow, which is often characterized by instantaneous fluctuations and disturbances on the free surface. In such cases, the uncertainties associated with velocity fluctuations exceed the precision offered by the instruments that are employed in conventional techniques. A reasonable accuracy of the results is therefore sufficient to accomplish the objective of the measurements. The use of devices based on Pitot’s principle in fast open-channel flows could be an effective alternative to conventional velocity meters. This study aimed to develop a Pitot tube in its simplest configuration and evaluate its performance in a laboratory channel at velocities ranging from 0.2 to 2.0 m/s. The uncertainties in the static and total head readings were propagated to the output velocities, showing that the device built has the potential for measurements over 1.2 m/s, but it is not recommended for low velocities (<0.6 m/s). The results were compared to those taken using an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). The instantaneous velocity readings indicated uncertainties of the same order of magnitude in both instruments. The differences between the mean velocities measured by the Pitot tube and the ADV were restricted to an agreement range of 15%, which is expected to be gradually reduced with further increase in flow velocity. The results showed the similar performances of both devices regarding the higher velocity estimates. Therefore, velocity meters should be developed to employ Pitot devices as an alternative method in high-velocity open-channel flows.