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Manual do SWMM BRASIL (arquivo PDF)

Programa SWMM BRASIL (arquivo EXE)

O que é o EPA SWMM?

O Storm Water Management Model – SWMM (Modelo de Gestão de Drenagem Urbana – SWMM), da U. S. Environmental Protection Agency (US EPA), é um modelo dinâmico chuva-vazão, utilizado para a gestão de drenagem urbana, que simula a quantidade e a qualidade do escoamento superficial, especialmente em áreas urbanas. Pode ser utilizado para a simulação de um único evento chuvoso, para uma simulação contínua de longo prazo, bem como para a drenagem de águas residuárias. O componente relativo ao escoamento superficial do SWMM opera com um conjunto de sub-bacias hidrográficas que recebem precipitações e geram escoamentos e cargas poluidoras. O módulo de transporte hidráulico do SWMM simula o percurso destas águas através de um sistema composto por tubulações, canais, dispositivos de armazenamento e tratamento, bombas e elementos de regulação. O SWMM acompanha a evolução da quantidade e da qualidade do escoamento dentro de cada sub-bacia, assim como a vazão, a altura de escoamento e a qualidade da água em cada tubulação e canal, durante um período de simulação composto por múltiplos intervalos de tempo.

É amplamente utilizado em várias partes do mundo, para o planejamento, análises e projetos de sistemas de drenagem de águas pluviais em áreas urbanas, sistemas coletores de águas residuárias (sejam eles separados, unitários ou mistos), com muitas aplicações, também, em áreas não urbanas. A edição atual, que corresponde à quinta versão do programa, é um código re-escrito completamente a partir de edições anteriores. Funcionando sob a plataforma Windows®, o SWMM 5 proporciona um ambiente integrado, que permite a entrada de dados para a área de estudo, simular o comportamento hidrológico, hidráulico, estimar a qualidade da água e visualizar os  resultados da modelagem em uma grande variedade de formatos. Como exemplos, podem-se citar: áreas de drenagem codificadas por meio de cores; mapas de sistemas de coletores de água; gráficos e tabelas de séries temporais; diagramas de perfil e análises estatísticas de frequência. A atual tradução do SWMM para o portugês é referente à versão original em inglês 5.00.22.

Capacidade da Modelagem

O SWMM considera distintos processos hidrológicos que produzem escoamentos procedentes de áreas urbanas. Entre estes se encontram:

• Precipitações variáveis no tempo.
• Evaporação de águas empoçadas.
• Acumulação e degelo da neve.
• Interceptação de precipitações por armazenamento em depressões.
• Infiltração das precipitações em camadas do solo não saturadas.
• Percolação da água infiltrada nas camadas dos aquíferos.
• Troca de fluxo entre os aquíferos e o sistema de drenagem.
• Modelagem do fluxo superficial por meio de reservatórios não-lineares.
• Captação e retenção das precipitações e dos escoamentos em diversos dispositivos de baixo impacto.

A variabilidade espacial, em todos estes processos, é obtida dividindo-se uma determinada área de estudo em áreas de captação de água, menores e homogêneas, denominadas sub-bacias, cada uma com sua própria fração de sub-áreas permeáveis e impermeáveis. O escoamento superficial é conduzido entre as diversas sub-áreas, entre as diferentes sub-bacias ou entre os pontos de entrada de um sistema de drenagem.

Além disso, o SWMM possui um conjunto versátil de ferramentas de modelagem hidráulica, utilizadas para conduzir o fluxo decorrente do escoamento superficial e das contribuições externas de vazão, através de uma rede de tubulações, canais, dispositivos de armazenamento e tratamento da água, e demais estruturas. Estas ferramentas proporcionam a capacidade de:

• Manipular redes de tamanho ilimitado.
• Utilizar uma ampla variedade de geometrias para os condutos, tanto abertos como fechados, assim como para os canais naturais.
• Modelar elementos especiais como unidades de armazenamento e tratamento, divisores de fluxo, bombas, vertedores e orifícios.
• Considerar escoamentos externos quanto à qualidade e quantidade, sejam eles superficiais ou provenientes de trocas com aquíferos; infiltrações no sistema de drenagem devido à precipitação RDII (Rainfall-Dependent Infiltration/Inflow); águas residuárias em tempos secos (sistemas unitários ou mistos de drenagem) e outros definidos pelo usuário.
• Utilizar tanto o método da onda cinemática como o método completo da onda dinâmica para a propagação dos fluxos.
• Modelar distintos regimes de fluxo, tais como remanso, entrada em carga, fluxo reverso e alagamentos.
• Aplicar controles dinâmicos, definidos pelo usuário, para simular o funcionamento das bombas, a abertura de orifícios ou a posição da crista de vertedores.

Além de modelar a geração e transporte do escoamento superficial, o SWMM também pode estimar a produção e a evolução de cargas de agentes poluentes associadas a este tipo de escoamento. Os processos seguintes podem ser modelados para qualquer número de substâncias associadas à qualidade da água definidas pelo usuário:

• Acumulação do poluente durante o tempo seco, para diferentes usos do solo.
• Lixiviação do agente poluente como função do tipo de uso do solo.
• Contribuição direta decorrente da própria chuva.
• Redução da poluição acumulada devido à limpeza da rua.
• Redução da carga de poluentes arrastados pela enxurrada devido a boas práticas de manejo (BMPs).
• Entrada de águas residuárias em tempo seco e outras contribuições externas especificadas pelo usuário em qualquer ponto do sistema de drenagem.
• Propagação de substâncias associadas à qualidade da água ao longo do sistema de drenagem.
• Redução na concentração do poluente por meio de tratamentos em reservatórios ou devido a processos naturais em tubulações e canais.

Aplicações Típicas do SWMM

Desde a sua criação, o SWMM tem sido utilizado em milhares de estudos de redes de drenagem, tanto de águas residuárias como de águas pluviais. Entre as aplicações típicas podem-se mencionar:

• Concepção e dimensionamento de componentes da rede de drenagem para controle de inundações.
• Dimensionamento de estruturas de retenção e acessórios, para o controle de inundações e a proteção da qualidade das águas.
• Delimitação de zonas de inundação em leitos naturais.
• Concepção de estratégias de controle para minimizar o transbordamento de sistemas unitários e mistos.
• Avaliação do impacto de contribuições e infiltrações sobre o transbordamento de sistemas de drenagem de águas residuárias.
• Geração de poluição difusa para estudos de lançamento de efluentes (carga de contaminantes).
• Avaliação da eficácia das BMPs (Boas Práticas de Manejo) para reduzir o carreamento de poluentes durante a chuva.