Decision-making tool for the operation of a stormwater harvesting system
Data
2017Direttore
Torres Abello, Andrés EduardoPublishers
Pontificia Universidad Javeriana
facoltà
Facultad de Ingeniería
programma
Doctorado en Ingeniería
Titolo ottenuto
Doctor en Ingeniería
Tipo
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
COAR
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Sommario
Desde la década de 1970, ha tenido lugar un cambio en la gestión del drenaje urbano. Se observa una transición de un enfoque de control de inundaciones a un enfoque más holístico, donde se tienen en cuenta múltiples objetivos en los procesos de diseño y toma de decisiones. Este enfoque holístico se conoce como sistemas de urbanos drenaje sostenible (SUDS) o diseño urbano sensible al agua (de sus siglas en inglés WSUD). A pesar de la investigación realizada sobre el comportamiento de los SUDS, sigue existiendo la necesidad de analizar el rendimiento de SUDS para el aprovechamiento del agua lluvia (AAL), especialmente a la luz de la falta de conocimiento específico sobre diseño, monitoreo, operación y mantenimiento. El objetivo general de esta tesis doctoral es el desarrollo de una herramienta de toma de decisiones que utiliza datos en línea de cantidad y calidad de agua lluvia para proponer protocolos operativos con miras al uso final. Para cumplir con el objetivo general de investigación, se utiliza un estudio de caso en Bogotá-Colombia: un sistema de humedal construido / tanque de regulación (HCTR). Para el desarrollo de la herramienta de toma de decisiones (TD), se aplicaron y desarrollaron algunos métodos para: (i) calibrar los elementos de medición de caudal y calidad del agua en línea; (ii) detectar el fenómeno de primer lavado antes del fin del evento de escorrentía; (iii) predecir los usos finales con los mínimos requisitos de monitoreo posibles; (iv) evaluar los escenarios de TD (Ckc - Coeficiente Kappa y confiabilidades). Consideramos que los cambios en la calidad del agua se traducen en un cambio en el uso del agua que debe tenerse en cuenta para una herramienta de TD en línea. Con las herramientas de toma de decisiones, el uso final del agua puede predecirse por minuto (en línea) o por evento (diferido). Asimismo, observamos que es factible relacionar variables hidráulicas y parámetros de tormentas con los usos finales del agua en línea con Sandoval et al. (2013, 2014). Esto nos permite simplificar el proceso y las mediciones de calidad ya no son necesarias para la definición de los usos del agua. Otro punto de observación es que con el monitoreo de AAL abrimos el panorama para simplificar la detección del fenómeno de primer de lavado (FF).
Astratto
A shift in urban drainage management has been taking place since the 1970s. There is a transition from a flooding control approach to a more holistic approach, where multiple objectives are taken into account in the design and decision-making processes. This holistic approach is known as sustainable urban drainage systems (SUDS) or water sensitive urban design (WSUD). Despite research carried out on SUDS performance, there remains a need to analyze SUDS performance for stormwater harvesting (SWH), especially in light of the lack of design, monitoring, operational and maintenance specific knowledge. The overall aim of this PhD thesis is the development of a decision-making (DM) tool that uses online quantity and quality data to propose operational protocols with an eye towards end-use. To fulfill the overarching research goal, a case study in Bogota- Colombia is used: a constructed-wetland/reservoir-tank system (CWRT).
For the development of the DM tool some methods were applied and developed in order to: (i) calibrate water flow and water quality on-line equipment; (ii) detect first flush before the end of runoff event; (iii) predict final uses with as less monitoring requirements as possible; (iv) evaluate DM scenarios (Ckc - Kappa Coefficient and reliabilities). We considered that the changes of water quality translate into a water-use changing should be taken into account for an on-line decision-making tool. With the decision-making tools the final water use can be predicted per minute (on-line) or per event (deferred). As well, we observed that is feasible to relate hydraulic variables and storm parameters with the final water uses in line with Sandoval et al. (2013, 2014). This allows us to simplify the process and the quality measurements are no longer needed for water uses' definition. Another point worth remarking is that with the monitoring of SWH we open the panorama to simplify the first flush (FF) phenomenon detection. Hence, this methodology identifies the FF phenomenon without the need of having recorded the entire event and without measured quality indicators.
Parole chiave
Toma de decisionesAprovechamiento de agua lluvias
Sistemas urbanos de drenaje sostenible - SUDS
Drenaje urbano
Monitoreo de SUDS
Keywords
Decision-makingRainwater harvesting
Sustainable urban drainage systems - SUDS
Urban drainage
SUDS monitoring
Tema
Doctorado en ingeniería - Tesis y disertaciones académicasToma de decisiones
Aguas lluvias
Drenaje
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