AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DOS MÉTODOS EXPEDITOS DE DETERMINAÇÃO DE EQUAÇÕES DE CHUVAS INTENSAS

O conhecimento do regime de chuvas é de grande importância para tomada de decisão de controle de inundações. Contudo, densidades de pluviógrafos são muito deficientes em muitas regiões e séries de precipitações destes tipos de postos são muito mais curtas e menos confiáveis do que aquelas originadas por pluviômetros. A literatura indica alternativas expeditas para a determinação de intensidades pluviométricas, dentre as quais os métodos de Chow-Gumbel e de Bell. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho das equações de chuvas intensas estabelecidas pelos métodos de Chow-Gumbel e de Bell empregando o teste F de variâncias, assumindo-se nível de significância de 5%. Para a área de estudo os resultados indicaram que, para períodos de retorno superiores a 5 anos e durações superiores a 30 minutos, as equações de chuvas intensas determinadas pelos métodos expeditos praticamente equivalentes àquelas determinadas com auxílio de equações estabelecidas a partir de registros pluviográficos

Estimative of reference flows for water resources planning and control: hydrologic regional indicators application

Em função das limitações da rede de monitoramento hidrometeorológico, tanto do ponto de vista da distribuição espacial quanto da extensão das séries históricas, ferramentas que busquem dar consistência e otimizar a análises dos dados disponíveis vêm ganhando espaço. Neste contexto, destacam-se as técnicas de regionalização, cujo principal foco é a delimitação de regiões hidrologicamente homogêneas com a subsequente transposição espacial de variáveis hidrológicas de interesse. Os indicadores regionais, definidos como valores médios de uma variável hidrológica e característicos de uma região homogênea, constituem abordagem expedita de regionalização hidrológica. O presente estudo teve como principal perspectiva avaliar o emprego de indicadores regionais quando da quantificação de vazões de referência associadas às condições médias de escoamento, estiagens ou cheias. A área de estudo selecionada para a condução do estudo foi a bacia hidrográfica do rio Manhuaçu, importante afluente do rio Doce, Minas Gerais, Brasil. Os resultados demonstraram que os indicadores regionais permitem estimativas de diferentes vazões de referências com erros médios inferiores a 30%, considerados satisfatórios para a área de estudo. No entanto, o método convencional de regionalização de vazões apresentou resultados mais consistentes, com erros médios usualmente inferiores a 20%, independentemente da vazão de referência analisada. Observou-se, adicionalmente, que a adoção de séries históricas de vazões com diferentes extensões não produziu diferenças relevantes quando da apropriação das diferentes vazões de referência para a bacia hidrográfica do rio Manhuaçu, com diferenças que não superaram 3%

Development of optimal control system for the operation of aerobic wastewater treatment processes

Neste trabalho, a partir da aplicação da teoria de controle ótimo, são estabelecidos sistemas de controle aplicáveis a três importantes sistemas aeróbios de tratamento de esgotos - filtros biológicos, processos de lodos ativados e os processos combinados formados a partir da combinação dos filtros biológicos e lodos ativados. Para a definição dos sistemas de controle são necessários modelos dinâmicos que descrevam o comportamento dos diferentes sistemas de tratamento. Da literatura são obtidos os modelos dinâmicos destinados à descrição do comportamento do processo de lodos ativados; para o filtro biológico, é proposto um modelo combinando à equação de balanço do reator e o modelo de ordem variável, este último destinado ao cálculo do fluxo de substrato para o interior de biofilmes profundos. Os resultados demonstram que, independentemente do sistema de tratamento considerado, os sistemas de controle reduzem substancialmente os tempos de acomodação e os desvios apresentados pelas variáveis de estado em relação as suas condições de equilíbrio. Por fim, função da inviabilidade de monitoramento de todas as variáveis de estado utilizadas para caracterizar os sistemas de tratamento, são propostos, a partir de modelos simplificados, controladores que incorporam a observação de estados. Também neste caso, os controladores estabelecidos permitem melhorar significativamente o desempenho dos sistemas de tratamento de esgotos analisados.This paper constructs automatic control systems by means of optimal control theory for three different combinations of wastewater treatment units, namely, trickling filter, activated sludge process and a combined process. The dynamic model for the activated sludge process available in literature and a model proposed for the trickling filter were used in the construction of control systems. It is shown that the controls obtained in this study substantially reduce the durations necessary for the reestablishment of the equilibrium conditions in terms of state variables and the attenuation of oscillations around these conditions. Controls including observers for the state variables were devised on the basis of simplified models for the process in order to deal with the difficulties involved in monitoring all the state variables. These control systems were also found to be quite effective in improving the performance of the wastewater treatment plants considered in this paper

Development of optimal control system for the operation of aerobic wastewater treatment processes

Neste trabalho, a partir da aplicação da teoria de controle ótimo, são estabelecidos sistemas de controle aplicáveis a três importantes sistemas aeróbios de tratamento de esgotos - filtros biológicos, processos de lodos ativados e os processos combinados formados a partir da combinação dos filtros biológicos e lodos ativados. Para a definição dos sistemas de controle são necessários modelos dinâmicos que descrevam o comportamento dos diferentes sistemas de tratamento. Da literatura são obtidos os modelos dinâmicos destinados à descrição do comportamento do processo de lodos ativados; para o filtro biológico, é proposto um modelo combinando à equação de balanço do reator e o modelo de ordem variável, este último destinado ao cálculo do fluxo de substrato para o interior de biofilmes profundos. Os resultados demonstram que, independentemente do sistema de tratamento considerado, os sistemas de controle reduzem substancialmente os tempos de acomodação e os desvios apresentados pelas variáveis de estado em relação as suas condições de equilíbrio. Por fim, função da inviabilidade de monitoramento de todas as variáveis de estado utilizadas para caracterizar os sistemas de tratamento, são propostos, a partir de modelos simplificados, controladores que incorporam a observação de estados. Também neste caso, os controladores estabelecidos permitem melhorar significativamente o desempenho dos sistemas de tratamento de esgotos analisados.This paper constructs automatic control systems by means of optimal control theory for three different combinations of wastewater treatment units, namely, trickling filter, activated sludge process and a combined process. The dynamic model for the activated sludge process available in literature and a model proposed for the trickling filter were used in the construction of control systems. It is shown that the controls obtained in this study substantially reduce the durations necessary for the reestablishment of the equilibrium conditions in terms of state variables and the attenuation of oscillations around these conditions. Controls including observers for the state variables were devised on the basis of simplified models for the process in order to deal with the difficulties involved in monitoring all the state variables. These control systems were also found to be quite effective in improving the performance of the wastewater treatment plants considered in this paper

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DOS MÉTODOS EXPEDITOS DE DETERMINAÇÃO DE EQUAÇÕES DE CHUVAS INTENSAS

O conhecimento do regime de chuvas é de grande importância para tomada de decisão de controle de inundações. Contudo, densidades de pluviógrafos são muito deficientes em muitas regiões e séries de precipitações destes tipos de postos são muito mais curtas e menos confiáveis do que aquelas originadas por pluviômetros. A literatura indica alternativas expeditas para a determinação de intensidades pluviométricas, dentre as quais os métodos de Chow-Gumbel e de Bell. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho das equações de chuvas intensas estabelecidas pelos métodos de Chow-Gumbel e de Bell empregando o teste F de variâncias, assumindo-se nível de significância de 5%. Para a área de estudo os resultados indicaram que, para períodos de retorno superiores a 5 anos e durações superiores a 30 minutos, as equações de chuvas intensas determinadas pelos métodos expeditos praticamente equivalentes àquelas determinadas com auxílio de equações estabelecidas a partir de registros pluviográficos

Importance of adequate appropriation of physiographic information for concentration times determination

<div><p>Abstract Concentration time is an important parameter for drainage systems design and is closely related to the physiographic characteristics of a given hydrographic basin. Information from cartographic bases or images obtained by remote sensing, which present certain scales/resolutions, are often employed for the appropriation of concentration times. The present study sought to investigate the influence that the combination of different physiographic information, in different scales, and different calculation methods can produce in concentration times’ values. The applied methodology included a concentration times appropriation methods survey, identification of methods compatible with the study area characteristics, physiographic variables appropriation from information plans at different scales and concentration times determination for different regions. The results show that there is an equivalence between Tulsa District and US Corps of Engineers methods, and that these methods produce higher concentration times estimates than those produced by the George Ribeiro method. For the study area, the maximum calculated relative error was 52%.</p></div

Wastewater treatment systems selection inside watersheds by using multiobjective analysis

<div><p>ABSTRACT In order to determine required wastewater treatment plants (WWTP’s) efficiencies, several methodologies have been proposed to assist the sewage treatment systems process selection, usually aiming to achieve economic objectives. However, in water resources problems solving, search involves multiple and conflicting objectives. This work used, for Pardo’s river basin (Espírito Santo State, Brazil), water quality simulation model, optimization technique and multiobjective analysis for selecting sewage treatment systems, taking into account Brazilian environmental effluents Biochemical Oxygen Demand standards, imposed by CONAMA Resolution 430/2011. After proposing an optimization model that allowed the estimation of minimum organic matter removal efficiencies, a multiobjective analysis was applied by using the ELECTRE III method, which selected sewage treatment systems for localities responsible for domestic wastewater disposal in Pardo’s river basin. The results indicated that keeping the effluents standards can produce treatment plants overestimation and inadequate allocated financial resources distribution for sewage treatment plants implementation. Treatment systems such as Submerged Aerated Biofilters (with Nitrification), Wetlands and Facultative Ponds were the most selected, considering different contexts appreciated in this work.</p></div