I-166 - MODELANDO UMA REDE DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA, ATRAVÉS DA CONSTRUÇÃO UM SIG-SISTEMA DE INFORMAÇÂO GEOGRAFICA, PARA UM PROGRAMA DE CONTROLE DE PERDAS EM UM DMC-DISTRITO DE MEDIÇÃO E CONTROLE Victor Piragibe de Carvalho Faria (1) Engenheira Civil com ênfase em Recursos Hídricos e Meio Ambiente pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. Engenheiro Civil na CEDAE-RJ. Endereço (1) : Avenida Presidente Vargas, 2655 Cidade Nova Rio de janeiro CEP 20210-030 Tel:(21)2332-3727 - e-mail: victor-faria@cedae.com.br RESUMO O Rio de Janeiro é uma cidade de 450 anos com 10 milhões de habitantes na região metropolitana. A rede de abastecimento de água combina tubos, válvulas e reservatórios novos e antigos. Nesse cenário o controle de perdas no sistema de abastecimento é um desafio para a empresa de saneamento. Um programa de controle de perdas passa pelo estabelecimento de DMCs, distritos de medição e controle, em uma rede de água de abastecimento, e um modelo hidráulico. Este trabalho cria uma metodologia para estimar a demanda de água nos nós de uma rede, bem como utiliza ferramentas SIG-Sistema de Informações Geográficas para gerar um modelo digital de elevação MDE, enviando os dados de forma automática, elevação e demanda de água, para o modelo hidráulico digital. O SIG trabalha com os programas QGIS GISWATER - EPANET e criar um modelo de rede de abastecimento de água que pode prever pressões e taxas de vazão além de outros parâmetros importantes no dimensionamento. Este sistema pode ser construído rapidamente e produzir resultados relevantes para um diagnóstico primário. PALAVRAS-CHAVE: Modelagem Hidráulica, Sistema de Informação Geográfica, Controle de Perdas. INTRODUÇÃO O Rio de Janeiro se tornou uma metrópole mundial com a Copa do Mundo de 2014 e os Jogos Olímpicos de 2016. Os serviços públicos na cidade receberam a atenção do mundo. Assegurar eficiência no abastecimento de água é um objetivo real. Além disso, a escassez hídrica no anos recentes teve um forte impacto e requer um esforço extra no controle de perdas de água não faturada, ou NRW-Non Revenue Water, conforme a IWA International Water Association. Dentro deste contexto este trabalho cria uma metodologia para estimar a demanda de água nos nós de uma rede de abastecimento, bem como utilizar ferramentas SIG-Sistema de Informações Geográficas para gerar um modelo digital de elevação MDE, enviando os dados de forma automática, elevação e demanda de água, para o modelo hidráulico digital. MATERIAIS E MÉTODOS O núcleo do trabalho é baseado na construção de um SIG (Figura 1) que permitirá gerar e avaliar um DMC em uma área existente. O uso de um SIG por muitas instituições públicas e privadas que fornecem dados através da web possibilitou a criação de concepções de projetos e modelos conceituais que não necessitam de alta precisão. Com objetivo definir as necessidades para a reativação do Reservatório do Cantagalo será utilizado o programa ArcMap 10.3 para o estudo preliminar da área de abastecimento. Os dados do IBGE sobre população, CENSO2010, e geográficos, setores censitários, definiram a área de abastecimento. O fornecimento dos dados para a modelagem da Rede de distribuição, a demanda dos nós e suas respectivas cotas, foram obtidos com uma metodologia aplicada com ferramenta de geoprocessamento. A rede de abastecimento do cadastro da CEDAE- Companhia de Águas e Esgotos do Rio de Janeiro em arquivo.dwg foi 1
consultada gerando a rede de modelagem com os troncos principais. A modelagem contou com o programa GISWATER integrado com o EPANET com o QGIS. O conjunto Postgres + Postgis compõem um banco de dados capaz de receber dados georreferenciados e nele o GISWATER consegue alocar os dados introduzidos no QGIS com as informações necessárias para rodar o modelo. Características Gerais do Modelo Hidráulico Digital: 1- Dados originais e suas fontes: Dados da web: IBGE- Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística CENSO 2010 camadas.shp PMRJ - Prefeitura Municipal do Rio de Janeiro - IPP camadas.shp Dados da CEDAE: Rede de Abastecimento simplificada.dwg Dados de terceiros: AutoCAD Curvas de nível e pontos cotados. 2- Principais passos na definição do modelo hidráulico digital (Figures 2 and 3): I- Definição dos limites do DMC. II- Definição da Rede de Abastecimento III- Definição dos nós. IV- Definição da demanda. V- Definição do MDT- Modelo Digital de Terreno VI- Extrair dados para o SIG VII- Alimentar estrutura do SIG VIII- Rodar o modelo IX- Gerar mapa com resultados Sobre o Reservatório do Cantagalo: Este reservatório é escavado em rocha no Morro do Cantagalo, e tem duas câmaras em um total de 14.000m³ e está fora de operação. Este estudo primário ajudará a definir as necessidades básicas para reativá-lo. RESULTADOS E CONCLUSÕES O modelo de abastecimento de água funcionou como esperado. O arquivo EPANET gerado pelo sistema funcionou muito bem (Figura-4). Este SIG trabalha com quatro diferentes programas para computador pessoal e um banco de dados, foi estável e produziu um resultado claro. Dados coletados em campo são necessários e poderão aumentar sua precisão e validar o modelo. A Figura-5 mostra os resultados, pressões e vazões, na rede. Eles foram claros e de acordo com as expectativas. Finalmente fomos capazes de produzir uma tabela com os tubos necessários para o projeto a ser executado e o custo para ele baseado no sistema de custos da EMOP. Outros mapas podem ser gerados facilmente a partir deste modelo. 2
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ALEGRE, H., HIRNER, W., Baptista J. M., PERENA R, INDICADORES DE DESEMPENHO PARA SERVIÇOS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA, Versão portuguesa de: Performance Indicador For Water Supply Services, 2003 2. CARVALHO, M. M., PALADINI, E. P., BOUER, G., FERREIRA, J. J. A. et al, 2005, Gestão da Qualidade: teoria e casos. 2ª reimpressão Rio de Janeiro, Elsevier. 3. Commissariat général du Plan, Croissance et environnement: les conditions de la qualité de la vie, fev. 1993 4. COWEN, D.J.,1998 GIS versus CAD DBMS: What are the differences?, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, v. 54, p.1551-1554. 5. Mac Donald, A. 1999, Building a Geodatabase, USA. 6. World Health Organization (WHO) (2005), Managing Drinking-water from catchment to consumer, World Health Org., Genebra, Suiça. 7. Zandbergen, Paul A., 1968 - Python scripting for ArcGIS First Edition, FIGURAS Postgres EPANET GISWATER QGIS GIS Figura 1 Representação do SIG - Sistema de Informação Geográfica 3
Figura 2- Mapa gerado no programa ArcMap 10.1 mostra vista geral do DMC com tubos, reservatório, nós, demanda e ainda os setores censitários do IBGE em escala de cores graduada (tons de verde). Figura 3 Mapa gerado nos ArcMap 10.4 mostra os dados usados para gerar o MDT, modelo digital de terreno, pontos cotados e curvas de nível originalmente disponíveis em arquivos do Autocad de extensão.dwg. 4
Pressão Dia 1, 12:00 2 5 24.99 7 10 m Vazão 2 5 7 10 LPS 51.16 24.27 47.32-18.75 47.70 47.54-32.01 5.76-2.75 7.29 47.77 51.59-34.07 51.78 63.27 49.75 55.52 11.48 5.83 2.17-153.31 49.02 23.72 14.00 48.17 48.85 18.80 47.44 8.05 48.07 49.47-7.73 17.76 18.30 51.29 48.29 50.27-2.83 46.91 20.23 36.28 35.6830.32 51.64 15.41 48.94 6.67 48.61 47.84 19.83 48.37 26.58 5.23 33.11-15.68 5.19 48.70 34.27 29.79 29.65 17.58 1.99 30.26 25.73 38.29 7.61-9.79 6.25-7.85 6.49-30.62-6.90-2.25 63.22 48.75 48.84-20.94-1.96 49.30 3.49 6.6849.81 50.20 6.05 49.11-24.82 49.21 13.12-28.26 49.75 49.81 74.29 46.24-18.58-11.70 49.54 34.10 49.91-16.22 49.87 20.21 49.77 2.97 3.07 50.22 11.51 48.01 98.38 49.28 49.74 13.41-17.05 49.63 50.12 48.51 49.80-12.54 32.56 17.00 48.12 49.94 37.63 42.97 106.80 53.08 50.09-20.63-6.13-14.75-56.47 50.45 42.46 50.02 6.13 137.62 114.61-131.50 129.53 28.14 18.89 41.89 31.89 41.73 60.62 267.66 98.91 22.00-43.10 19.16 18.79 153.05 197.20 31.43 31.30 45.40 49.99 50.05 153.31 84.10-17.22 49.33-43.10 19.87-84.10 151.86 49.15 55.8348.78 44.15 50.12-18.98 20.53-26.36-23.27 50.09-16.56-119.43 8.00 34.58 23.38 28.97 1-1.076388E07 51.57 50.34 11.43 6.21 11.48 11.47 11.97-5.90 1.92 5.34 2.96 11.58-5381911.00-538189 36.64 11.76-16.37 2.52 1.41-7.85 12.14 12.05 75.02 90.99 6.04-6.35 1 3.65-1.076375E07 103.19 1-7.8751.12 32.15 16.35 210.15 47.05 49.03 124.30 16.35 32.15 120.56 50.84 8.26 32.15-22.27 50.51-28.49-7.18 15.21 11.29 33.23 4.63-1.56 19.38-5.09 10.75 10.16-2.16 29.10 11.08 10.64 11.55 0.69 42.92-1.04-7.71 9.49 35.79 0.09-18.56 50.58 7.72-14.40 40.59-51.13-8.16 50.44 49.68 12.16 51.58 8.98 50.75 5.17 48.11-15.79 1.37 49.70-2.71 50.17 9.68 46.00 50.41-37.30-2.28 9.51 46.99-25.48 50.07 43.09-35.98 50.23 13.11 40.81-15.29-28.70 46.11-7.82-0.17 48.63-25.21 3.62 46.59-12.46 49.23 48.76 49.26 48.87 Figura 4- O modelo hidráulico digital mostrado no programa EPANET que é executado em conjunto aos programas QGIS e GISWATER. -4.39 48.97 5.94 93.81 49.05 5.94 4.84 48.54-22.34 38.57 66.34-5.94 - Figura 5- Mapa gerado pelo programa ArcMap 10.1, mostra os resultados de um modelo hidráulico proposto para reativar o Reservatório Cantagalo localizado no Bairro de Copacabana, no Rio de Janeiro. Valores de pressões, velocidades, vazões, e tabela de custos, foram gerados e foi possível demonstra-los claramente. 5