Soluções de controlo na origem de águas pluviais em meio urbano recorrendo a coberturas verdes  como medida de adaptação às alterações climáticas

Maria Luíza da Cunha Oliveira Santos

Key information

Authors:

Maria Luíza da Cunha Oliveira Santos (Maria Luíza da Cunha Oliveira Santos)

Supervisors:

José Manuel De Saldanha Gonçalves Matos (José Manuel De Saldanha Gonçalves Matos); Filipa Maria Santos Ferreira (Filipa Maria Santos Ferreira); Maria Cristina de Oliveira Matos Silva (Maria Cristina De Oliveira Matos Silva)

Published in

January 16, 2025

Abstract

Tem sido crescente, na sociedade em geral, e não só na comunidade técnico-científica, as preocupações com os efeitos das alterações climáticas. O aumento da frequência e intensidade de eventos extremos de precipitação, ondas de calor e secas, bem como o aumento do nível do mar, que limita a capacidade de descarga gravítica de efluentes na orla costeira, são alguns dos efeitos diretos ou indiretos esperados. As alterações climáticas constituem um grande desafio, nomeadamente para os sistemas de drenagem urbanos costeiros, uma vez que eventos extremos de precipitação, em termos de intensidade, e um elevado nível do mar, quando conjugados, podem resultar em excedentes dos sistema de drenagem, e risco agravado de inundações. Outro efeito potencial é a entrada de água salina nos sistemas, com efeitos negativos em particular na eficiência do tratamento e potencial inviabilização da reutilização de efluentes tratados para rega. Esta dissertação respeita a investigação do desempenho hidráulico e ambiental de coberturas verdes, como medida de adaptação às alterações climáticas em meio urbano. Para isso, foram realizadas campanhas experimentais durante um período de monitorização de três anos, com análises quantitativas e de qualidade da água, em unidades piloto construídas no campus da Alameda do Instituto Superior Técnico, em Lisboa, Portugal. Adicionalmente, investigou-se a utilização de resíduos de construção e demolição (RCD) no substrato das coberturas verdes, como forma de reutilizar esses materiais que normalmente não têm utilização útil posterior. Com base nos dados recolhidos experimentalmente, foi calibrado e validado um modelo de desempenho hidráulico baseado no software SWMM, sendo que os resultados foram comparados com os resultados obtidos com o modelo não calibrado, recorrendo os parâmetros recomendados no manual (“default values”). O modelo foi aplicado a um estudo de caso, a cobertura verde da Fábrica de Água de Alcântara, em Lisboa. O estudo conclui que as coberturas verdes podem reduzir significativamente o volume de escoamento e os caudais de ponta, sobretudo para eventos de baixa intensidade, que são os mais comuns. Em cidades com sistemas unitários, como em Lisboa, mesmo eventos de chuva de baixa intensidade e relativa curta duração podem resultar em descargas poluídas para os meios recetores, devido à capacidade limitada das infraestruturas de transporte e/ou de tratamento. Nesse sentido, as coberturas verdes podem contribuir para reduzir significativamente essas descargas. Concerns about the effects of climate change have been growing in society in general, not just in the technical-scientific community. Increased frequency and intensity of extreme precipitation events, heatwaves, and droughts, as well as rising sea levels, which limit the capacity for gravity discharge of effluents on the coastline, are some of the expected direct or indirect effects. Climate change is a major challenge, particularly for coastal urban drainage systems, since extreme rainfall events in terms of intensity and high sea levels, when combined, can result in surplus drainage systems and an increased risk of flooding. Another potential effect is the intrusion of saline water into the systems, which negatively affects treatment efficiency and could potentially make it impossible to reuse treated effluent for irrigation. This dissertation investigates the hydraulic and environmental performance of green roofs as a measure of adaptation to climate change in urban environments. To this end, experimental campaigns were carried out over a three-year monitoring period, with quantitative and water quality analyses conducted in pilot units built on the Alameda campus of the Instituto Superior Técnico in Lisbon, Portugal. In addition, the use of construction and demolition waste (CDW) in the substrate of green roofs was investigated as a way of reusing these materials, which normally have no further use. Based on the experimentally collected data, a hydraulic performance model based on the SWMM software was calibrated and validated, and the results were compared with those obtained from the uncalibrated model using the parameters recommended in the manual ("default values"). The model was applied to a case study of the green roof of the Alcântara Wastewater Treatment Plant, in Lisbon. The study concludes that green roofs can significantly reduce runoff volume and peak flows, especially for low-intensity events, which are the most common. In cities with combined sewer systems, such as Lisbon, even low-intensity, relatively short-duration rainfall events can result in polluted discharges into receiving waters due to the limited capacity of transport and/or treatment infrastructures. In this sense, green roofs can help to significantly reduce these discharges.