Proposal and validation of a performance assessment framework for urban storm water systems

Liliana Ferreira dos Santos

Key information

Authors:

Liliana Ferreira dos Santos (Liliana Ferreira dos Santos)

Supervisors:

Maria Adriana Canas Mendes de Almeida Cardoso (Maria Adriana Canas Mendes de Almeida Cardoso); Ana Fonseca Galvão (Ana Fonseca Galvão)

Published in

January 28, 2021

Abstract

Nas últimas duas décadas, a avaliação de desempenho (AD) tem sido uma das áreas de maior desenvolvimento no setor de água. A AD visa medir a eficácia e/ou eficiência de uma atividade ou processo usando métricas de desempenho, apoiando o processo de tomada de decisão e de melhoria contínua de uma entidade gestora de sistemas urbanos de água (EG). Apesar dos benefícios, poucos projetos e iniciativas de AD foram realizados em relação aos sistemas de águas pluviais (SAP). A presente tese tem como objetivo desenvolver um quadro de avaliação de desempenho (QAD), de referência, aplicável a SAP convencionais ou de drenagem sustentável (SUDS), focando-se nos aspetos de funcionamento dos sistemas, para promover a adoção de AD pelas EG. O QAD desenvolvido é composto por oito objetivos, 25 critérios de avaliação e 80 métricas de desempenho. O QAD foi aplicado a cinco casos de estudo reais servidos por SAP convencionais ou SUDS para testar a sua aplicabilidade, durante o processo de validação. A avaliação dos dois primeiros casos de estudo, servidos por SAP convencionais, no âmbito da validação interna, revelou problemas relacionados com ocorrências de inundações, ligações domésticas indevidas, capacidade hidráulica insuficiente e falta de capacidade de autolimpeza em alguns coletores. A avaliação do caso de estudo com SUDS evidenciou um desempenho geral aceitável, sendo identificada a vantagem da disposição sequencial de SUDS. A fase de validação externa foi realizada em colaboração com duas EG portuguesas, permitindo a consolidação da proposta do QAD. Para cada EG, foram selecionados casos de estudo. A avaliação destes casos de estudo permitiu identificar áreas com vulnerabilidade a ocorrências de inundações e partes da infraestrutura de SAP a necessitar de reabilitação urgente. A falta de financiamento, de disponibilidade de dados e de regulação para SAP foram alguns dos fatores enumerados como limitadores da implementação de AD. O QAD poderá servir como referência no setor, sendo aplicável a diferentes tipos de SAP, abrangendo diferentes dimensões de desempenho. Poderá facilitar e incentivar a implementação de PA, preparando as entidades gestoras de água para os desafios atuais e futuros. Over the past two decades, performance assessment (PA) has been one of the areas showing the greatest advancement in the water sector. PA aims to measure effectiveness and/or efficiency of an activity or process using performance metrics, supporting the decisionmaking process and the continuous improvement of water utilities. Despite the potential benefits, few projects, and initiatives on PA have been undertaken regarding storm water systems (SWS). The present thesis aims to develop a performance assessment framework (PAF), applicable to both conventional SWS and sustainable urban drainage systems (SUDS), objective driven and focused on systems’ functioning aspects, to promote the adoption of PA by water utilities, municipalities, and other institutional organisations. The developed PAF integrates eight objectives, 25 assessment criteria and 80 performance metrics. The PAF is applied to five real case studies served by conventional SWS or SUDS, to test its applicability and validate its components. The assessment of two case studies served by conventional SWS, as part of the internal validation phase, revealed problems related to flooding occurrences, illicit domestic connections, insufficient hydraulic capacity, and lack of self-cleaning capacity in some pipes. The SUDS case study translated an overall acceptable performance, with the identification of the advantage of management trains in SUDS layout. The external validation phase was carried out in collaboration with two Portuguese water utilities, leading to the consolidation of the PAF proposal. For each water utility, case studies were selected. The assessment identified areas with vulnerabilities to flooding occurrences and parts of the SW infrastructure needing urgent rehabilitation. Lack of funding, data availability and regulatory frameworks for SWS are some of the listed factors that hinder the PA implementation. The PAF provides a reference basis in the sector, applicable to different types of SWS, covering different performance dimensions. It facilitates and promotes the implementation of PA, to prepare for current and future challenges.