Optimização Tridimensional de Sistemas Urbanos de Drenagem

Abstract

Desenvolve-se neste trabalho um modelo matemático global de optimização simultânea do traçado em planta e do dimensionamento em perfil dos sistemas urbanos de drenagem de águas residuais comunitárias e pluviais. O modelo admite a consideração de qualquer tipo de rede de drenagem, incluindo as redes paralelas, a selecção dos sistemas elevatórios e dos locais das estações de tratamento de águas residuais ou das descargas, definindo as bacias e sub-bacias drenadas, e a presença, quer de estruturas especiais, quer de subsistemas existentes com vista à sua expansão ou remodelação tridimensional optimizadas. A formulação e implementação do modelo tiveram como princípios orientadores fundamentais a objectividade e rigor nos procedimentos de optimização e a aplicação prática e universalidade no domínio da concepção e dimensionamento económicos destas infra-estruturas de saneamento básico. Os sistemas são modelados com base na consideração de um complexo sistema combinatório discreto, onde existe um gigantesco, mas finito, conjunto de soluções admissíveis que satisfazem as restrições, das quais se pretende seleccionar aquela que minimiza globalmente o seu custo. Para o efeito, o problema inicial é subdividido em vários subproblemas, coordenados e discretizados de tal modo que seja possível obter, a partir dos mesmos, a solução óptima pretendida. Em cada subproblema são utilizadas diferentes técnicas de optimização, ou mesmo diferentes formulações dentro de uma mesma técnica, de acordo com a especificidade das suas componentes. Podem-se distinguir dois níveis básicos de optimização: o da geração e aperfeiçoamento de implantações gerais admissíveis, constituídas por florestas de árvores, até à satisfação de um critério de convergência, a um primeiro nível, e o da avaliação de cada alternativa formada, a um segundo. A estratégia global adoptada combina e desenvolve o elevado grau de sequencialidade dos subproblemas de dimensionamento optimizado das soluções de implantação, em que a programação dinâmica se revela uma técnica extremamente eficaz, com a adequabilidade dos recozimentos simulados e algoritmos genéticos a problemas combinatórios discretos de grande dimensão, como é o caso, em geral, do subproblema da geração de implantações.