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A comprehensive performance assessment system for diagnosis and decision-support to improve water and energy efficiency and its demonstration in Portuguese collective irrigation systems.
In regions with a strong seasonal or interannual asymmetry in the distribution of precipitation and higher frequency of droughts, collective irrigation systems are vital infrastructures for agricultural activity. Although operating for decades, several systems have ageing infrastructures, with relevant water losses and pumping energy inefficiencies. Consequently, the systems are not adequately designed or operated to meet current and future water demand. Therefore, rehabilitation to improve water and energy efficiency while ensuring infrastructure, economic sustainability and service quality is crucial. In this sense, comprehensive approaches using performance assessment to support the planning process or benchmarking between water users associations play an essential role in improving efficiency in collective irrigation systems.
Year: 2023
Number Pages:
15p..
Author(s): Alegre, H.; Cordeiro, D.; Arranja, C.; Moreira, M.; Beceiro, P.; Loureiro, D.
: Agricultural Water Management
Editor: Elsevier
Volume:
Vol- 275.
Keywords: Water Users Association; Water and energy efficiency; Performance assessment system; Decision support; Diagnosis; Collective irrigation systems
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Energy efficiency assessment in collective irrigation systems using water and energy balances: methodology and application
Many collective irrigation systems have been operating for decades, facing high degradation of existing infrastructures and huge water-energy efficiency problems. Predominantly composed of open canals, they have been partially or entirely converted into pressurised pipe systems, implying a considerable increase in energy consumption and operation and maintenance costs. Simple, easy-to-use, and comprehensive approaches for energy efficiency assessment in collective irrigation systems are needed for diagnosis and assisting decision-making on implementing adequate improvement measures. This research proposes and demonstrates an innovative approach based on the water and energy balances and performance indicators to assess the effect of water losses, network layout and operation, energy recovery, and equipment on energy efficiency. A novel methodology for energy balance calculation is proposed for open canal, pressurised and combined systems. The application to a real-life open canal system and network areas allowed the identification of efficiency problems mainly due to water losses in canals, followed by the dissipated energy in friction losses. Less critical are pumping and manoeuvring equipment inefficiencies. Also, a considerable excess of gravity energy is recovered in hydropower plants. In raising pipe systems, in which shaft input energy predominates and costs for pumping play a key role, surplus and dissipated energy in friction losses are the most relevant issues. Significant energy is lost in the water conveyance and distribution in both systems. Consequently, the potential to improve energy efficiency through water loss management, network layout, and operation improvement, besides pumping and manoeuvring equipment replacement, is considerable.
Year: 2023
Number Pages:
24p..
Author(s): Covas, D.; Alegre, H.; Fernandes, E.A.; Beceiro, P.; Loureiro, D.
: Irrigation Science
Editor: Spinger
Keywords: Water and energy balances; Irrigation systems; Energy efficiency
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Exploratory Analysis of Surrogate Metrics to Assess the Resilience of Water Distribution Networks
This study compares and discusses the adequacy of surrogate resilience metrics proposed in the literature for resilience assessment of drinking water systems concerning demand increase and network redundancy. A sensitivity analysis is carried out for increasing flow rates using a conceptual case study with different layouts and demand scenarios, selecting several metrics to assess the resilience of two real network areas. Resilience metrics based on surplus energy are sensitive to network layout and demand scenarios. The network resilience index considers hydraulic reliability and network diameter uniformity. In contrast, the weighted resilience index also considers the network topology and gives importance to pipes with higher flow rates. Entropy-based resilience metrics mainly rely on the network flows' uniformity and are sensitive to pipe redundancy. The entropy metric most adequate to assess the hydraulic capacity is the diameter-sensitive flow entropy, since it is sensitive to the velocity inside the pipes. Topology metrics cannot assess the hydraulic capacity though evaluate the system redundancy (meshed-ness coefficient), robustness (central-point dominance) and water transportation efficiency (average-path length). Surrogate resilience metrics do not assess the system performance during a failure. They indicate systems which are better prepared to overcome failure events and increased demand events, providing vital information to drinking water systems management.
Year: 2023
Number Pages:
16p..
Author(s): Covas, D.; Loureiro, D.; Carneiro, J.
: Water Resources Research
Editor: AGU
Volume:
Volume 59, Issue 8.
Keywords: Water Distribution Networks; Resilience; Surrogate Metrics
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From assessment to a decision: a global framework for the management of energy use in wastewater systems
A global framework to assess the energy use and efficiency in wastewater systems is presented, focusing on the development of a portfolio of energy use improvement measures specifically tailored to these systems. The framework includes a performance assessment system for energy efficiency in wastewater systems and an energy balance scheme. The development and analysis of the portfolio of measures included the following steps: (i) an extensive review and compilation of existing energy improvement measures on the urban water cycle, (ii) a tailored survey addressed to multidisciplinary teams of wastewater utilities, (iii) the consolidation of the portfolio of measures for wastewater systems with the identification of main benefits and drawbacks of each measure and (iv) the discussion of the application of the improvement measures. Results from the survey for the different assessed dimensions (e.g., priority, importance) of each measure are presented together with a specific analysis of wastewater utilities. The final portfolio is instrumental for utilities to select measures, decide on the priority ones and prepare an implementation plan.
Year: 2023
Number Pages:
16p..
Author(s): Covas, D.; Almeida, M. C.; Jorge, C.
: International Journal of Environmental Science and Technology
Editor: Spinger
Keywords: Wastewater systems; Portfolio; Improvement measures; Energy efficiency
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Implementação e calibração de um modelo de decaimento de cloro em sistemas de distribuição de água para reutilização
Com secas cada vez mais frequentes e prolongadas em Portugal, é necessário repensar medidas que permitam enfrentar a falta de água. A água residual tratada constitui uma fonte de água alternativa, a ser utilizada como água para reutilização (ApR) em usos compatíveis, como rega de espaços verdes e lavagem de ruas.A modelação do decaimento de cloro em Sistemas de Distribuição de ApR (SDApR) carece de estudos que proponham metodologias de implementação dos modelos, técnicas de trabalho experimental a nível laboratorial e exemplos de aplicação à escala real. A modelação contribui para promover uma gestão eficaz da desinfeção da ApR, ajudando a determinar dosagens de desinfetante, concentrações residuais nas redes e locais de cloragem.Neste artigo apresenta-se uma metodologia para modelar o decaimento de cloro em ApR usando o software EPANET-MSX. A metodologia envolveu três fases: desenvolvimento do modelo hidráulico, modelação do decaimento de cloro na água e modelação do decaimento de cloro devido às paredes do reservatório e condutas. O modelo foi aplicado num SDApR da área de Lisboa e calibrado com ensaios à escala real, permitindo simular o decaimento de cloro em diferentes pontos do SDApR ao longo do tempo e prever as necessidades de doseamento de cloro
Year: 2023
Number Pages:
12p..
Author(s): Viegas, R.M. C.; Rosa, M. J.; Figueiredo, D.; Ferreira, F.; Mesquita, E.; Costa, J.
Editor: APDA
Keywords: Epanet-MSX; Sistemas de distribuição de água para reutilização; Modelação do decaimento de cloro; Água para reutilização
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Improving climate resilience of critical assets. The ICARIA project
The number of climate-related disasters has progressively increased in the last two decades and this trend will drastically exacerbate in the medium- and long-term horizons according to climate change projections. In this framework, through a multi-disciplinary team and a strong background acquired in recent projects, ICARIA aims to promote the use of asset-level modeling to achieve a better understanding of climate related tangible direct and indirect impacts on critical assets due to complex, cascading, and compound disasters. Furthermore, it takes into account the related risk reduction provided by suitable, sustainable, and cost-effective adaptation solutions. ICARIA focuses on both (i) critical assets and services that were not designed for potential climate change-related impacts that can increase the unplanned outages and failures, and (ii) on housing, natural areas, and population. Cutting edge methods regarding climate scenario building, asset-level-coupled models, and multirisk assessment approaches will be implemented and replicated in three EU regions to understand how future climate scenarios might affect critical assets and to provide decision-making support tools to private and public risk owners to assess the costs and benefits of various adaptation solutions.
Year: 2023
Number Pages:
14p..
Author(s): Sfetsos, A.; Pacheco, D.; Bügelmayer-Blaschek, M.; Havlik, D; Brito, R.; Evans, B.; Leonne, M.; de la Cruz, A.; Russo, B.
: Sustainability
Editor: MDPI
Volume:
Volume 15, Issue 19.
Keywords: Cascading effects; Compound events; Asset modeling; Climate resilience; Critical assets
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Improving mixing and renewal in drinking water storage tanks: lessons learnt and practical measures
This paper investigates the effect of different types of structural and operational measures on water mixing and renewal time in circular and rectangular cross-section water storage tanks, aiming at a better understanding of the flow dynamics to find practicable solutions to improve their design, rehabilitation and operation. An experimental programme, including traditional tracer and dye tracer tests, was carried out in small-scale tanks for different configurations and operating conditions. Two tanks were tested with and without interior structures, with the inlet/outlet pipes at different locations and for constant and variable water level. The main findings are that: i) the most effective measure is operating with fill-and-draw cycles, however, for tanks operated nearly full structural measures are recommendable; ii) reducing the inlet pipe diameter and installing nozzles near the tank bottom improve the mixing conditions; iii) the use of baffles is recommendable when the inlet and outlet pipes are very close.
Year: 2023
Number Pages:
13p..
Author(s): Vaz, S.; Covas, D.; Almeida, M. C.; Monteiro, L.; Pinheiro, A.
: Urban Water Journal
Editor: Taylor and Francis
Volume:
Volume 20, nº 7.
Keywords: Improvement measures; Short-circuiting; Water renewal; Water mixing; Water storage tanks
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Improving the pharmaceutical compounds control in two activated sludge wastewater treatment plants: key operating conditions and monitoring parameters
The control of pharmaceutical compounds (PhCs) in urban wastewater treatment plants (WWTPs) is an issue of health and environmental relevance, expected to become mandatory in the European Union and beyond, but studies at full scale are still scarce. A long-term (2.5-year) full-scale study addressing practical strategies for controlling PhCs was conducted in two activated sludge WWTPs with nitrification (BEI with A2O process; FNW with oxidation ditch). The results showed similar removal patterns in both plants
Year: 2023
Number Pages:
14p..
Author(s): Coelho, R.; Rosa, M. J.; Ribeiro, R.; Mesquita, E.; Benoliel, M. J.; Cardoso, V.V.; Cardoso, E.; Lourinho, R,; Martins, A.; Sofia, S.; Rodrigues, J.A.; Almeida, C.M.M.; Silva, C.
: Journal of Water Process Engineering
Editor: Elsevier
Volume:
54.
Keywords: Urban wastewater treatment; Treatment conditions; Pharmaceutical compounds; Biodegradation-sorption classes; Activated sludge treatment
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Integrating reliability and energy efficiency assessment for pinpointing actionable strategies for enhanced performance of urban wastewater treatment plants
By leveraging performance assessment systems (PASs) and incorporating targeted strategies, utilities can enhance the overall effectiveness, reliability, efficiency, and environmental performance of their wastewater treatment facilities. This work presents the results obtained from a comprehensive analysis of treatment reliability and energy performance of three wastewater treatment plants (WWTPs). The results allowed identifying, for each WWTP, improvement needs related to the aeration energy requirements, as well as to determine the effluent concentration targets required to achieve higher reliability levels while potentially reducing running costs. By analysing reliability combined with energy efficiency, this methodology allowed identifying the WWTPs
Year: 2023
Number Pages:
13p..
Author(s): Rosa, M. J.; Silva, C.; Feliciano, J.; Santos A.; Ramalho, P.; Semião, N.; Silva, T.; Cassidy, J.
: Sustainability
Editor: MDPI
Volume:
Volume 15, Issue 17.
Keywords: Performance; Energy efficiency; Reliability; Wastewater treatment
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Modeling Chlorine Decay in ReclaimedWater Distribution Systems
Climate change has emerged as a global challenge, with consequences for the environment and societies. To mitigate its impacts, reclaimed water (RW) offers potential by reducing water withdrawal and minimizing pollution discharges in the environment. Safe RW requires disinfection and a sound management of chlorine residuals throughout the RW distribution systems (RWDSs). This study focuses on implementing and calibrating a chlorine decay model using EPANET-MSX in a real RWDS, incorporating both bulk and wall decays. The bulk decay accounts for reactions of monochloramine formation, auto-decomposition, and depletion by a parallel second-order mechanism where monochloramine reacts both with fast and slow organic matter reactive fractions. Two wall decays were considered in the RWDS, one in the tank, modeled through an overall wall decay constant, and one in the pipes, modeled through a wall decay constant. Field experiments were conducted to calibrate the complete model. This model was used as a support tool to diagnose the RWDS status condition and cleaning needs, and to manage its operation. Through simulated scenarios considering monochloramine wall decays similar to those observed in drinking water distribution systems, the model allowed predicting adequate chlorine dosing in summer and winter scenarios, so as to guarantee monochloramine concentrations between 1 mg/L and 5 mg/L through the network. These results point to the potential use of much lower doses than the ones currently applied.
Year: 2023
Number Pages:
13p..
Author(s): Viegas, R.M. C.; Rosa, M. J.; Figueiredo, D.; Ferreira, F.; Mesquita, E.; Costa, J.
: Sustainability
Editor: MDPI
Volume:
Volume 15, Issue 23.
Keywords: Sustainable systems; Water reuse; Epanet-mxs; Reclaimed water distribution systems; Monochloramine; Chlorine decay model
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Comunicação
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Analysis of flow rate measurement accuracy and traceability of flowmeters in field conditions using clamp-on ultrasonic flowmeters
This study examines the traceability and measurement uncertainty of in situ hydraulic calibration using clamp-on ultrasonic flowmeters as a reference. The procedure compares the equipment readings with the reference ones. Measurement uncertainty evaluation uses GUM formulation, considering the linearity conditions of the mathematical models applied. Experimental values are used to test the procedure and its suitability for actual cases where the expected accuracy needs to be achieved.
Year: 2023
Author(s): Covas, D.; Almeida, M. C.; Ribeiro, A.; Simões, C.
Editor: IMEKO TC8
Keywords: Measurement accuracy; Traceability; Measurement uncertainty; Clamp-on ultrasonic flowmeter; Flow measurement
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Avaliação da eficiência hídrica nos sistemas prediais de distribuição de água: uma nova proposta para cálculo do balanço hídrico.
À semelhança de outras infraestruturas, os sistemas de distribuição prediais de Água tiveram, em Portugal e no seculo XX, maior enfoque na construção e ampliação, e menor na avaliação da condição infraestrutural para apoio a reabilitação. No seculo XXI, estando os sistemas já amplamente construídos, as exigências tendem a centralizar-se no aumento da eficiência e demonstração de eficácia (i.e., o cumprimento da função para a qual estão destinados). Adicionalmente, devem ser adotadas medidas de sustentabilidade e de adaptação as alterações climáticas, incluindo soluções conducentes a uma maior independência e resiliência dos sistemas (e.g., recolha de agua pluvial de forma descentralizada em edifícios) face a fenómenos externos (e.g., escassez de agua, crise energética). Estes aspetos podem ser mais relevantes em sistemas consolidados, mas são também aplicáveis a sistemas novos ou que sejam alvo de intervenções de ampliação ou redução da rede.
Year: 2023
Number Pages:
3p.
Author(s): Loureiro, D.; Poças, A.
: Viver com a água - Livro de resumos
Editor: APRH
Keywords: Gestão da água.; Sistemas prediais de distribuição de água; Prevenção de anomalias; Balanço hídrico; Eficiência hídrica
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Avaliação da qualidade do serviço
Os serviços públicos de abastecimento de água, gestão das águas residuais e gestão dos resíduos urbanos são estruturais, essenciais ao bem-estar, à saúde pública e à segurança das populações, bem como às atividades económicas e à proteção do ambiente. Estes serviços devem pautar-se por princípios de universalidade de acesso, de continuidade, fiabilidade e qualidade do serviço que suportem o custo eficiente e equidade das tarifas aplicadas. A principal preocupação da regulação destes serviços é a promoção da qualidade do serviço prestado pelas entidades gestoras, focada em três áreas centrais: a proteção dos interesses dos utilizadores, a sustentabilidade da gestão do serviço num patamar de eficiência, e a sustentabilidade ambiental. A ERSAR avalia a qualidade destes serviços desde 2004, ano em que foi desenvolvida a primeira geração do sistema de avaliação, tendo sofrido três revisões periódicas. A presente comunicação tem como objetivo apresentar a metodologia que suportou a definição da quarta geração do sistema de avaliação da qualidade de serviço do setor das águas implementado pela ERSAR, que resultou da experiência adquirida e da aprendizagem em quase duas décadas de aplicação, e dos novos desafios que o sector da água enfrenta.
Year: 2023
Author(s): Cardoso, J.; Rosa, M. J.; Alegre, H.; Silva, C.; Brito, R.; Cardoso, M. A.; Rodrigues S.; Costa, A.; Rodrigues, R.
Editor: APDA
Keywords: Regulação; Sistema de indicadores; Qualidade do serviço
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Avaliação do impacto e identificação das causas dos problemas de incrustação em sistemas públicos de distribuição de água: Uma proposta de metodologia.
A dureza elevada da agua pode conduzir a precipitação de carbonato de cálcio nos sistemas de distribuição e subsequente adesão dos precipitados as superfícies das condutas, reservatórios, grupos eletrobomba e elementos acessórios (AWWA, 1999).
Year: 2023
Number Pages:
3p..
Author(s): Rosa, M. J.; Marques, F.; Santos, J.; Martins, T.; Oliveira, M. M.; Mesquita, E.; Vieira, P.; Loureiro, D.
: Viver com a água - Livro de resumos
Editor: APRH
Keywords: Sistema de abastecimento de água; Perda de carga; Qualidade do serviço; Incrustações; Dureza da água
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Contributos da avaliação do estado de conservação e da previsão da vida útil para a gestão patrimonial de infraestruturas urbanas de água.
Os sistemas urbanos de água são compostos por diversos ativos com diferentes funções, vidas úteis, custos no ciclo de vida, idades e estados de conservação (Alegre e Coelho, 2012), sendo um dos principais desafios para as entidades gestoras a tomada de decisão quanto aos ativos que devem ser inspecionados, mantidos, reparados, renovados ou substituídos nas suas infraestruturas (Vanier, 2006). A adoção de estratégias de manutenção proativa tem sido dificultada pela falta de financiamento necessário à adequada manutenção e reabilitação dos ativos, contribuindo para a deterioração gradual do seu estado de conservação.
Year: 2023
Number Pages:
3p..
Author(s): Covas, D.; Loureiro, D.; Cabral , M.
: Viver com a água - Livro de resumos
Editor: APRH
Keywords: Infraestruturas urbanas de água.; Previsão da vida útil;; Avaliação do estado de conservação; Gestão patrimonial de infraestruturas
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Eficiência hídrica no Algarve: a experiência na execução do PRR - investimento RE-C09-i01
Comunicação apresentada no ENEG 2023, 27-30 de novembro, Gondomar
Year: 2023
Number Pages:
13p..
Author(s): Coelho, P.; Bicho, A.; Inácio, S.; Loureiro, D.
Editor: APDA
Keywords: Perdas de água; Plano de Recuperação e Resiliência; Entidades gestoras em baixa; Eficiência hídrica; Algarve
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Engineered biomass-derived activated carbons for microcystins removal in drinking water treatment
Drinking water treatment improvement is mandatory to face current water quality challenges, such as the need to control micropollutants present in natural waters sources, such as pharmaceutical compounds (PhCs), and cyanotoxins (naturally produced by cyanobacteria in drinking water source reservoirs under specific conditions) as well as natural organic matter (major precursor of undesirable disinfection by products). . In the frame of EMPOWER+ project, PACs were prepared by physical (steam or CO2) activation of carbonized pine nut shells (PNS, a by-product of food industry, Grupo Cecílio, PT) with particles <150
Year: 2023
Number Pages:
2p..
Author(s): Mestre, A.S.; Carvalho, A. P.; Rosa, M. J.; Duque, L.P.; Viegas, R.M. C.; Mesquita, E.; Andrade, M. A.
Editor: ELKH- Research Centre for Natural Sciences
Keywords: Drinking water treatment; Algal organic matter; Cyanotoxins; Pine nut shell; Powdered activated carbon
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Engineered pine nut shell powdered activated carbons for advanced drinking water treatment
The presence of micropollutants in natural waters, as pharmaceutical compounds (PhCs), natural organic matter (NOM) and cyanotoxins (naturally produced by cyanobacteria in drinking water source reservoirs under some conditions), that resist to conventional treatments, calls for the development of advanced drinking water treatment (DWT) processes. Activated carbon adsorption is considered one of the best available technologies to tackle these current water quality challenges.In this work, high-performing powdered activated carbons (PACs) were prepared by physical (steam or CO2) activation of carbonized pine nut shells (PNS) with particles < 150
Year: 2023
Number Pages:
4p..
Author(s): Mestre, A.S.; Carvalho, A. P.; Rosa, M. J.; Duque, L.P.; Viegas, R.M. C.; Mesquita, E.; Andrade, M. A.
Editor: Federación Latinoamericana de Carbono; Asociación Mexicana de Carbono; The American Carbon Society
Keywords: Drinking water treatment; Pharmaceutical compounds; Pine nut shell; Powdered activated carbon
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Enhanced removal of pharmaceutical compounds and organic matter from drinking water and wastewater by novel and sustainable activated carbons
Water treatment improvement is mandatory to face current water quality challenges, being a focus of the United Nations
Year: 2023
Number Pages:
4 pp..
Author(s): Rosa, M. J.; Carvalho, A. P.; Campinas, M.; Andrade, M. A.; Duque, L.P.; Viegas, R.M. C.; Mesquita, E.; Mestre, A.S.
Editor: Federación Latinoamericana de Carbono; Asociación Mexicana de Carbono; The American Carbon Society
Keywords: Modelling; Drinking water treatment; Wastewater treatment; Water organic matter; Pharmaceutical compounds; Powdered activated carbon
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Ferramentas inovadoras para um tratamento de águas residuais mais seguro, eficiente em termos de recursos e FIT-FOR-PURPOSE
A comunicação apresenta a metodologia para o desenvolvimento e demonstração à escala real, no âmbito projeto LIFE Fitting (2023-2025), de um conjunto inovador de ferramentas PLAN-DO para planeamento estratégico, operação e monitorização inteligentes de ETAR, para melhor enfrentar os crescentes desafios ambientais e as incertezas climáticas. O PLAN-DO integra cinco ferramentas que apoiarão o desenvolvimento de estratégias para um tratamento de águas residuais mais seguro, eficiente em termos de recursos e mais adequado à qualidade e usos do meio recetor- fit-for purpose, tanto para contaminantes regulados como para contaminantes emergentes
Year: 2023
Author(s): Rosa, M. J.; Viegas, R.M. C.; Brito, R.; Mesquita, E.; Pereira, A.; Manaia, C; Faria, G.; Costa, C.; Silva, C.; Campinas, M.
Editor: APDA
Keywords: Resistência bacteriana a antibióticos; Fármacos; Operação e monitorização inteligentes; Meio recetor; Etar
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Books
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Quality Assessment Guide for Water and Waste Services Provided to Users: 4th Generation Assessment System
The Technical Guide presents the 4th generation of the service quality assessment system, which abandons some 3rd generation indicators and adds new ones to respond to the latest challenges to supply services, urban waste water management and urban waste management. Changes are also made to definitions and benchmarks for some indicators are adjusted.
Year: 2023
Number Pages:
345p..
Author(s): Carrega, M.; Ramos, M.; Brito Ana, J.; Alves, A.V.; Silveira, A.; Pina, J.; Martinho, G.; Alegre, H.; Jorge, C.; Beceiro, P.; Silva, C.; Brito, R.; Rosa, M. J.; Cardoso, M. A.
Editor: ERSAR/NOVA
Keywords: Benchmarking; Performance indicators; Waste services; Water services; Quality assessment
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Avaliação da eficiência energética nos serviçoes urbanos de águas. Guia para diagnóstico, priorização de alternativas, nonitorização e revisão do plano de ação
O projeto Avaler+ Avaliação da eficiência e sustentabilidade energética nos serviços urbanos de águas teve como objetivo principal estabelecer um quadro de referência claro, integrador e de aplicação simples para avaliação do desempenho energético, apoio na tomada de decisão e monitorização do impacto de medidas de eficiência energética nas entidades gestoras (EG) dos sistemas de abastecimento de água (SAA), e dos sistemas de água residual e pluvial (SARP). A eficiência e sustentabilidade dos serviços de água requer práticas de avaliação e melhoria contínua do desempenho em ciclos PDCA (plan-do-check-act). Por isso, o projeto Avaler+ assentou no desenvolvimento e teste, nas 13 EG participantes no projeto, de dois produtos/ferramentas fundamentais para a melhoria da eficiência energética dos serviços urbanos de água o sistema de avaliação para todo o ciclo urbano da água e o plano de ação para a sua operacionalização e consequente melhoria contínua do desempenho. Este guia encontra-se estruturado em três partes: diagnóstico (Parte I), priorização de alternativas (Parte II) e monitorização e revisão do plano (Parte III). Em cada parte, descreve-se a metodologia proposta e ilustra-se a sua aplicação em casos reais das EG participantes no Avaler+.
Year: 2021
Number Pages:
55 pp..
Author(s): Loureiro, D.; Silva, C.; Cardoso, M. A.; Alegre, H.; Cabral , M.; Covas, D.; Rosa, M. J.
Editor: LNEC
Keywords: Serviços urbanos de águas; Plano de ação; Eficiência energética; Diagnóstico; Avaliação de desempenho
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Technical Guidelines PAC/MF
These technical guidelines provides guidance on the use of the hybrid process of powdered activate carbon adsorption and ceramic microfiltration for sustainable drinking water production. They were developed based on the field demonstration of the technology, in Portugal, with a pilot prototype, within the LIFE Hymenb project LIFE12 ENV/PT/001154 "Tailoring hybrid membrane processes for sustainable drinking water production", conducted by LNEC - the National Civil Engineering Laboratory and Águas do Algarve, S.A.
Year: 2017
Number Pages:
29 p.
Author(s): Campinas, M.; Viegas, R.M. C.; Silva, C.; Rosa, M. J.
Editor: LNEC
Keywords: Technical guidelines; LIFE Hymemb; Emerging contaminants; Drinking water treatment; Ceramic microfiltration; Activated carbon adsorption
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Guia de avaliação da qualidade dos serviços de águas e resíduos prestados aos utilizadores - 2ª Geração do sistema de avaliação
O objetivo do presente Guia é a apresentação e a especificação do sistema correspondente à 2.ª geração de avaliação da qualidade dos serviços de abastecimento de água, de saneamento de águas residuais urbanas e de gestão de resíduos urbanos prestados pelas entidades gestoras sujeitas a regulação. Este sistema constitui uma peça fundamental do modelo de regulação em implementação pela ERSAR, sumariamente descrito neste Guia e mais detalhadamente descrito em [1], nomeadamente no que respeita à componente da regulação da qualidade do serviço, de forma a tornar possível a avaliação quantificada. Note-se que, de acordo com o disposto na alínea e) do n.º 1 do artigo 5.º do Decreto-Lei n.º 277/2009, de 2 de outubro, a ERSAR tem atribuições não apenas para assegurar a regulação da qualidade de serviço prestado aos utilizadores pelas entidades gestoras, mas também para avaliar o desempenho dessas entidades, promovendo a melhoria dos níveis de serviço. É no quadro destas atribuições que se pretende promover este sistema de avaliação da qualidade dos serviços de águas e resíduos. A 2.ª geração do sistema de avaliação da qualidade do serviço resultou da análise crítica do sistema de indicadores adotado na 1.ª geração e da respetiva aplicação desde 2004 ao universo das entidades concessionárias e teve em conta o estado atual de conhecimentos e a experiência internacional entretanto adquirida. Para além da identificação e da especificação de todos os componentes do sistema de avaliação, e em particular do conjunto de indicadores de qualidade do serviço a utilizar em cada um dos três tipos de serviços, são também definidos os procedimentos de avaliação, através da definição da informação a obter, do cálculo de indicadores, da sua interpretação e análise comparativa, numa perspetiva de benchmarking, e da produção do relatório de síntese.
Year: 2012
Number Pages:
256p.
Author(s): entidade LNEC
Editor: ERSAR/LNEC
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Adaptação e Sustentabilidade de Serviços de Abastecimento de Água e de Águas Residuais - RESUMOS
N/A
Year: 2010
Number Pages:
425p.
Author(s): entidade LNEC
Editor: APESB
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Gestão patrimonial de infra-estruturas de abastecimento de água - Uma abordagem centrada na reabilitação
O texto está organizado em três partes e um conjunto de anexos (Figura 1.1). A primeira parte é de enquadramento geral, na segunda apresenta?se a abordagem integrada de gestão patrimonial de infra?estruturas e um guia de consulta rápida do processo de planeamento, e na terceira os instrumentos e as técnicas de apoio. Para além da presente introdução, na primeira parte justifica?se a relevância da gestão patrimonial de infra?estruturas, apresentando um conjunto de conceitos?chave nesta temática, as principais motivações da necessidade de reabilitação, os principais tipos de consequências de uma reabilitação insuficiente ou inadequada, e as causas e sintomas primários associados aos principais tipos de anomalia. A finalizar esta parte, enquadra?se a gestão patrimonial de infra?estruturas nos principais processos de gestão envolvidos na actividade do abastecimento de água (e.g., gestão de clientes, gestão de informação, gestão de recursos humanos), tendo em conta o estabelecido nas recentes normas ISO 24500 (ISO 24510: 2007, ISO 24511: 2007, ISO 24512: 2007).
Year: 2010
Number Pages:
510p.
Author(s): Covas, D.; Alegre, H.
Editor: ERSAR / LNEC / IST
Keywords: Sistema de abastecimento de água; Rede de distribuição; Legislação; Guia; Eta; Captação de água; Água; Adutora
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Gestão patrimonial de infra-estruturas de águas residuais e pluviais - Uma abordagem centrada na reabilitação
A gestão patrimonial de infra?estruturas (GPI) urbanas de água é cada vez mais reconhecida como essencial para atingir a sustentabilidade dos serviços urbanos de água. As actividades de reabilitação e manutenção integram?se naturalmente na gestão dos activos corpóreos, desejavelmente numa base de gestão sustentável no ciclo de vida. Com a entrada em vigor do Decreto?Lei n.º 194/2009, de 20 de Agosto, relativo ao regime dos serviços municipais de abastecimento de água, de saneamento de águas residuais e de gestão de resíduos urbanos, a publicação deste guia torna?se particularmente oportuna. Este decreto?lei (Art.º 8.º), requer que as entidades gestoras que sirvam mais do que 30000 habitantes promovam e mantenham um sistema de GPI que, no essencial, corresponde à implementação de uma estratégia proactiva de reabilitação. Assim, a reabilitação de infra?estruturas urbanas de água constitui uma actividade determinante para a garantia do cumprimento dos requisitos de desempenho dos sistemas. De facto, por um lado, as infra?estruturas estão sujeitas a diferentes causas de degradação ao longo do tempo e, por outro, as exigências de desempenho tendem a aumentar. Um dos objectivos da ERSAR, Entidade Reguladora de Serviços de Águas e Resíduos, é promover o aumento da eficiência das entidades gestoras de sistemas de águas residuais. No entanto, a coexistência de sistemas separativos e unitários, leva a que seja de interesse abordar a problemática da reabilitação dos sistemas de águas residuais e pluviais conjuntamente, quer pela existência de interligações, quer pela afinidade das abordagens. Este guia tem como objectivo apoiar as entidades gestoras de sistemas de águas residuais e pluviais na definição de uma estratégia preventiva de reabilitação das suas infra?estruturas, em particular para as redes de colectores, estando excluídas as questões específicas de outros componentes, como sejam as instalações de tratamento ou de bombeamento, embora em geral a abordagem seja aplicável aos diferentes tipos de componentes. A abordagem proposta propicia a utilização de técnicas inovadoras, científica e tecnicamente robustas e concretizadas em instrumentos amigáveis, operacionais e eficazes, de forma a potenciar a melhoria da qualidade do serviço prestado aos utilizadores, garantindo a sustentabilidade infra?estrutural, operacional, económico?financeira e ambiental das entidades gestoras portuguesas. O guia pretende constituir um instrumento de apoio à gestão técnica, assentando em bases técnico?científicas sólidas e actuais, com um carácter essencialmente prático. Nesta linha, apresentam?se exemplos da experiência portuguesa que permitem ilustrar a aplicação de diferentes soluções em contextos diversos. O texto está organizado em três partes. A primeira parte é de enquadramento geral. Para além desta introdução, justifica?se a relevância da reabilitação, apresentando?se os conceitos?chave nesta temática, as principais causas de degradação do desempenho dos sistemas, as consequências associadas e a interacção entre causas, anomalias e sintomas. A finalizar esta parte, enquadra?se a reabilitação nos principais processos de gestão técnica de sistemas de águas residuais e pluviais tendo em conta a norma ISO 24511:2007 (ISO, 2007b). Na segunda parte, relativa à abordagem integrada da reabilitação, propõe?se uma estratégia geral de reabilitação, nas perspectivas do planeamento estratégico, táctico e operacional. Para cada uma destas perspectivas, pormenorizam?se as principais fases. Na terceira parte, apresentam?se os instrumentos, as metodologias e as técnicas mais relevantes para a reabilitação, incluindo instrumentos e metodologias para: recolha, armazenamento, processamento e disponibilização de dados; modelação matemática do comportamento hidráulico; avaliação de desempenho; avaliação da condição estrutural; controlo de afluências indevidas; e instrumentos integrados de apoio à decisão. Finalmente, descrevem?se diferentes técnicas de reabilitação. Este guia tem como principais destinatários os técnicos das entidades gestoras de sistemas de águas residuais e pluviais. Pode também ser útil para técnicos de empresas de consultoria de engenharia e constituir um elemento de estudo em cursos de formação avançada ou contínua em engenharia civil e áreas afins. O guia pode ser utilizado como um texto didáctico, de leitura sequencial, ou como um livro de consulta. No segundo caso, recomenda?se uma leitura prévia do Capítulo 4, onde se sintetiza a estratégia geral de reabilitação recomendada e se apresenta a organização dos diversos capítulos da parte II. Na parte III podem ser consultados os diversos instrumentos, metodologias e técnicas de apoio à reabilitação.
Year: 2010
Number Pages:
362p.
Author(s): Almeida, M. C.; Cardoso, M. A.
Editor: ERSAR / LNEC
Keywords: Sistema de drenagem de águas residuais; Saneamento; Guia; Etar; Emissário
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Guia de avaliação da qualidade dos serviços de águas e resíduos prestados aos utilizadores. 2ª Geração do sistema de avaliação
O objectivo do presente Guia é a apresentação e a especificação do sistema correspondente à 2.ª geração de avaliação da qualidade dos serviços de abastecimento de água, de saneamento de águas residuais urbanas e de gestão de resíduos urbanos prestados pelas entidades gestoras sujeitas a regulação. Este sistema constitui uma peça fundamental do modelo de regulação em implementação pela ERSAR, sumariamente descrito neste Guia e mais detalhadamente descrito em [1], nomeadamente no que respeita à componente da regulação da qualidade do serviço, de forma a tornar possível a avaliação quantificada. Note-se que, de acordo com o disposto nas alíneas e) do artigo 5.º do Decreto-Lei n.º 277/2009, de 2 de Outubro, a ERSAR tem atribuições não apenas para assegurar a regulação da qualidade de serviço prestado aos utilizadores pelas entidades gestoras bem como para avaliar o desempenho dessas entidades, promovendo a melhoria dos níveis de serviço. É no quadro destas atribuições que se pretende promover este sistema de avaliação da qualidade dos serviços de águas e resíduos. A 2.ª geração do sistema de avaliação da qualidade do serviço resultou da análise crítica do sistema de indicadores adoptado na 1.ª geração e da respectiva aplicação desde 2004 ao universo das entidades concessionárias e teve em conta o estado actual de conhecimentos e a experiência internacional entretanto adquirida. Para além da identificação e da especificação de todos os componentes do sistema de avaliação, e em particular do conjunto de indicadores de qualidade do serviço a utilizar em cada um dos três tipos de serviços, são também definidos os procedimentos de avaliação, através da definição da informação a obter, do cálculo de indicadores, da sua interpretação e análise comparativa, numa perspectiva de benchmarking, e da produção do relatório de síntese.
Year: 2010
Author(s): entidade LNEC
: ERSAR / LNEC
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Strategic Asset Management of Water and Wastewater Infrastructures
Invited papers from the IWA Leading Edge Conference on Strategic Asset Management (LESAM), Lisbon, October 2007
Year: 2009
Number Pages:
536p.
Author(s): Alegre, H.; Almeida, M. C.
Editor: IWA Publishing
Keywords: Infrastructures; Wastewater; Water supply; Asset management
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Modelação e análise de sistemas de abastecimento de água
A simulação matemática dos sistemas de abastecimento de água é hoje em dia uma ferramenta indispensável aos serviços de água, para apoio a uma gestão técnica racional. O campo de aplicação é variado, sendo um auxiliar das actividades de planeamento, de projecto, de operação e de manutenção. Destacam-se o apoio ao dimensionamento de novas redes, aos programas de reabilitação, ao licenciamento de novas ligações, ao controlo de perdas de água, ao controlo da qualidade da água nas redes ou à gestão optimizada de energia. Em Portugal, o desenvolvimento e a aplicação de modelos matemáticos de sistemas de distribuição de água iniciou-se na década de 80, com o modelo da rede de Almada, elaborado em 1981 pelo LNEC. Depois de alguns anos em que a actividade realizada se centrou essencialmente no ambiente científico e académico, as empresas de consultoria começaram a ganhar espaço de mercado na prestação deste tipo de serviços para as entidades gestoras. Numa fase inicial os requisitos computacionais eram consideráveis os modelos eram utilizados em computadores centrais, inacessíveis à generalidade das entidades gestoras portuguesas e os programas eram pouco amigáveis, requerendo conhecimentos de programação. A situação actual é muito diferente, existindo uma grande acessibilidade ao hardware e software de base para o desenvolvimento deste tipo de modelos. De facto, qualquer computador pessoal dos nossos dias tem capacidade para acomodar um modelo de uma rede de dimensões e complexidade consideráveis. Por outro lado, a par do software comercial, existe software de desenvolvimento de modelos que tem grande qualidade e está disponível gratuitamente, também em português. É o caso do programa EPANET, na versão elaborada e disponibilizada pelo LNEC, cujo manual de utilizador se encontra também publicado na série Guias Técnicos do IRAR. Esta evolução, contudo, só recentemente se começa a fazer sentir no seio das entidades gestoras. De facto, a realidade demonstra que só é possível tirar real partido da modelação matemática quando existe uma estrutura interna à entidade gestora que permita criar, actualizar e explorar os modelos de uma forma fiável e eficiente. Os modelos de chave na mão, desenvolvidos por terceiros, tendem a ser sistematicamente abandonados após períodos de vida útil curtos. Pelo contrário, a internalização do conhecimento pelas entidades gestoras e o estabelecimento de procedimentos bem definidos e rotinados está a demonstrar ser uma via de grande sucesso, impulsionadora de inovação tecnológica em muitos outros domínios da gestão. Verifica-se que o desenvolvimento de modelos de simulação dos sistemas pode e deve ser um bom pretexto para integrar a informação arquivada nos diversos sistemas de informação eventualmente existentes (sistemas de informação geográfica, de gestão de clientes e facturação, de telegestão,de apoio à manutenção, etc.) e melhorar a qualidade dos dados disponíveis. O projecto intitulado Iniciativa Nacional para a Simulação de Sistemas de Abastecimento de Água (INSAA, 2003-2006), promovido pelo LNEC e com a participação de nove entidades gestoras nacionais, tem constituído, assim o cremos, um excelente exemplo desta abordagem. O presente Guia pretende contribuir para que o exemplo das entidades participantes na INSAA se multiplique. Incorpora conhecimentos acumulados no LNEC ao longo de quase 30 anos de actividade neste domínio. Para além das matérias tradicionalmente tratadas em bibliografia estrangeira congénere, aborda muitos dos problemas surgidos nas aplicações em que o LNEC interveio, e recomenda soluções. Estrutura e formaliza cada fase de desenvolvimento de um modelo de simulação, na perspectiva de que se trata de um instrumento de trabalho dinâmico, que só é útil enquanto estiver actualizado, e que só se mantém actualizado enquanto os procedimentos respectivos forem claros e simples de implementar. Não se trata de um manual de utilizador de um programa, mas sim de um instrumento de apoio ao estabelecimento de uma estrutura organizacional adequada às funções de criação, manutenção e exploração de modelos de simulação.
Year: 2006
Number Pages:
335.
Author(s): Coelho, S. T.; Loureiro, D.; Alegre, H.
Editor: IRAR / LNEC
Volume:
Série Guias Técnicos nº 4.
Keywords: Água
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Capítulo de Livro
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Controlling organic micropollutants in urban (waste) water treatment by activated carbon adsorption and membrane technology.
The number of climate-related disasters has progressively increased in the last two decades and this trend will drastically exacerbate in the medium- and long-term horizons according to climate change projections. In this framework, through a multi-disciplinary team and a strong background acquired in recent projects, ICARIA aims to promote the use of asset-level modeling to achieve a better understanding of climate related tangible direct and indirect impacts on critical assets due to complex, cascading, and compound disasters. Furthermore, it takes into account the related risk reduction provided by suitable, sustainable, and cost-effective adaptation solutions. ICARIA focuses on both (i) critical assets and services that were not designed for potential climate change-related impacts that can increase the unplanned outages and failures, and (ii) on housing, natural areas, and population. Cutting edge methods regarding climate scenario building, asset-level-coupled models, and multi-risk assessment approaches will be implemented and replicated in three EU regions to understand how future climate scenarios might affect critical assets and to provide decision-making support tools to private and public risk owners to assess the costs and benefits of various adaptation solutions.
Year: 2023
Number Pages:
141-180pp,.
Author(s): Viegas, R.M. C.; Mesquita, E.; Silva, C.; Campinas, M.; Rosa, M. J.
Editor: IWA
Keywords: Compound events; Asset modeling; Cascading effects; Climate resilience; Critical assets
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Activated carbons in full-scale advanced wastewater treatment
Activated carbons are versatile adsorbents that can play a crucial role in the enhancement of wastewater treatment, namely by controlling organic microcontaminants of emerging concern (CECs) and organic matter. These materials have a 100-year market availability, large scientific testing at lab-scale and applicability in consolidated technologies. However, the use of activated carbons at full-scale wastewater treatment is still emerging, driven by the increasing awareness on environmental and human threats mainly resulting from CECs. The present chapter reviews the literature on the application of activated carbons in full- or large pilot-scale plants, highlighting the state-of-art knowledge on practical issues on operational set-ups, improvements on water overall quality, and costs. The selection criteria and properties of the powdered and granular (PAC and GAC) materials used, and the pros and critical aspects of their application, relevant for product development and process optimisation, are also analysed and determine the research needs proposed for a technical, economic, and environmentally sustainable application of activated carbon in full-scale advanced wastewater treatment.
Year: 2022
Number Pages:
44 pp..
Author(s): Mestre, A.S.; Campinas, M.; Viegas, R.M. C.; Mesquita, E.; Carvalho, A.; Rosa, M. J.
: Advanced Materials for Sustainable Environmental Remediation: Terrestrial and Aquatic Environments
Keywords: Cost analysis; Contaminants of emerging concern; Wastewater treatment; GAC; PAC
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Assessing urban resilience to cope with climate change (Cap. 7)
Urban areas are dynamic, complex, and vulnerable systems involving multiple strategic services such as water supply, wastewater, and stormwater and waste management. Climate-change trends may directly affect the urban water cycle, through heavy rainfall, tides, and droughts, potentially causing cascading impacts with serious consequences for people, the natural and built environments, and the economy. These challenges to urban areas require an integrated and sustainable approach to increase their resilience, with the allocation of the needed resources, including the development and implementation of disaster risk reduction (DRR) strategies, plans, and regulations in all relevant sectors. This chapter describes a resilience-assessment framework to be used by cities and urban-service managers. It considers a structured and objective-driven assessment aiming at supporting the development and monitoring of cities' and urban services' resilience action plans, thus contributing to appropriate DRR investments. Our approach considers four resilience dimensions: organizational, spatial, functional, and physical. It is aligned with the UNDRR's Disaster Resilience Scorecard for Cities and addresses the priorities of the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction. In this chapter, we apply the resilience-assessment framework to the waste and mobility sectors in Lisbon (Portugal), identifying main opportunities to enhance their resilience and supporting the development of resilience and DRR strategies.
Year: 2022
Number Pages:
163-188pp..
Author(s): Brito, R.; Morais, M.; Telhado, M.; Almeida, M. C.; Cardoso, M. A.
: Investing in Disaster Risk Reduction for Resilience. Design, methods and knowledge in face of climate change
Editor: Elsevier
Keywords: Urban-resilience assessment; Multisectoral approach; Lisbon; Disaster risk reduction; Climate change; Adaptation strategies and measures
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Investing in Disaster Risk Reduction for Resilience. Design, methods and Knowledge in the face of climate change.
Urban areas are dynamic, complex, and vulnerable systems involving multiple strategic urban services, stakeholders, and citizens. Strategic services essential to society include water and sewerage (water supply, and wastewater and stormwater management), waste management, energy supply, public lighting, transport, and public security. The potential effects of climate dynamics on the urban areas might lead to the aggravation of existing fragile conditions and the emergence of new hazards or risk factors, with major impacts on strategic urban services, people, the natural and built environment, and the economy. Climate change challenges to urban areas thus require an integrated and sustainable approach to increase their resilience, with the allocation of the needed resources at all administrative levels. These include the development and implementation of disaster risk reduction (DRR) strategies, policies, plans, laws, and regulations in all relevant sectors (UNISDR, 2015). This chapter describes a resilience assessment framework to be used by cities and urban-service managers. The framework considers a structured and objective-driven assessment aiming at supporting the development and monitoring of cities and urban services resilience action plans, thus contributing to appropriate DRR investments. We then apply this assessment framework to the waste and mobility sectors in Lisbon (Portugal), identifying main opportunities to enhance their resilience.
Year: 2022
Author(s): Cardoso, M. A.; Brito, R.; Almeida, M. C.; Telhado, M.; Morais, M.
: Investing in Disaster Risk Reduction for Resilience. Design, methods and Knowledge in the face of climate change.
Editor: Elsevier
Keywords: Lisbon; Urban resilience assessment; Multisector approach; Disaster risk reduction; Climate change; Adaptation strategies and measures
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Management of Urban Drainage Infrastructure
This chapter briefly presents concepts and methodologies to support the management of urban drainage infrastructure. After the introduction, data requirements for assessing the condition of urban drainage systems are presented. Data can be collected in different ways. Data analysis allows for determining structural and functional issues and system performance. The causes and consequences of failures are required for condition assessment and are the subject of the risk section. Any intervention in the urban drainage system has a cost that must be assessed. Mathematical modelling of the urban drainage systems has an advantage for evaluating the hydraulic and structural performance. Decisions on the management of urban drainage rehabilitation need to be addressed considering the different points of view or aspects that are often contradictory. This may be addressed by using multi-criteria decision analysis methodologies.
Year: 2022
Number Pages:
7p..
Author(s): Leitão, J. P.; Almeida, M. C.; Carriço, N.
: Routledge Handbook of urban water governance
Editor: Routledge
Keywords: Multi-criteria decision; Mathematical modelling; Urban drainage infrastructure
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Quality of measurement in urban water services: a metrological perspective
Urban water services make use of extensive networked infrastructures - water supply and drainage systems. Efficient management of these services relies on the quality of measurements of hydraulic variables in pipes and sewers to support robust analysis of systems performance, needed to many decision-making processes. The quality of measurements is key for the sustainability of urban water services, having a growing impact on decisions and on trade relations. Often, quantities of interest (e.g., flowrate, volume, level andv elocity), affecting net balances (e.g., inflow and outflow net balances, water losses, undue inflows and trade volumes) and used to support decision making, are obtained indirectly from a wide diversity of instrumentation, using different principles and methods. To reach acceptable accuracy, required for the measurement itself, and because of implications when used for management, three elements are critical: good measurement practices, traceability, and measurement uncertainty. Measurement uncertainty plays a relevant role today, to capture the random nature of measurement, and is considered the most reliable parameter able to provide information about the accuracy of measurement within a certain degree of confidence, allowing comparisons between instruments, practices, and methods. Advances in synergies of knowledge from Hydrology, Hydraulics, Metrology and Data Science are reported, as well as perspectives of future developments.
Year: 2022
Number Pages:
351 - 375.
Author(s): Almeida, M. C.; Ribeiro, A.; Brito, R.
: Advances on Testing and Experimentation in Civil Engineering
Editor: Springer Nature
Volume:
capitulo 15.
Keywords: Urban water systems; Uncertainty; Quality; Measurement; Accuracy
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Risk Analysis of Water Harvesting Systems
Rainwater harvesting systems (RWHS) can result in important benefits, but there are a number of potential negative risks. The risks associated with RWHS depend on several factors and duly consideration is required to ensure that risks associated with this type of solutions are low. Therefore, a generic and systematic approach to manage risk is required. This chapter introduces a brief overview of concepts and terminology adopted. Subsequently, an overview of common approaches to risk management is presented. The chapter focuses on specific aspects for the application of these approaches to RWHS, with emphasis on risk identification, specific risk treatment action, and monitoring. Different approaches on how to determine risks such as water safety plan (WSP), risk management process (RMP), and hazard analysis and critical control point (HACCP) can be used, but all of them have some common steps.
Year: 2021
Number Pages:
pp.179-192.
Author(s): Almeida, M. C.; Santos, J.; Santos, J.; Eslamian, S.
: Handbook of Water Harvesting and Conservation
Editor: John Wiley & Sons, Inc.
Volume:
Capitulo 12.
Keywords: Water safety plan; Risk management process; Risk analysis; Rainwater harvesting systems; Critical control point; Hazard analysis
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Removal of Cyanobacteria and Cyanotoxins by Conventional Physical-chemical Treatment
Conventional treatment processes for the removal of cyanobacteria and cyanotoxins are thoroughly described in this chapter, including chemical treatment (heavy metals, herbicides, and photosensitizers), coagulation/flocculation combined with air flotation, and various adsorption processes.
Year: 2020
Number Pages:
pp. 69-98.
Author(s): Ribau, M. T.; Rosa, M. J.; Sorlini, S.; Biasibetti , M.; Christophoridis, C.; Edwards, C.
: Water Treatment for Purification from Cyanobacteria and Cyanotoxins
Volume:
Chap. 3.
Keywords: Filtration; Activated carbon; Air flotation; Flocculation; Coagulation; Algicide; Chemical treatment; Adsorption
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Sanitation Approaches & Solutions
Water scarcity and asymmetric space-time distribution is driving many countries to seek nonconventional water sources. Treated wastewater is an emerging alternative water source but, depending on its use(s), it may require an increased level of water treatment. At the same time, the list of emerging contaminants (ECs), including pharmaceutical compounds (PhCs), of great relevance to the environment and to public health continues to grow. Further, many of these contaminants are partly or strongly resistant to conventional treatment in water and wastewater treatment plants (WTPs and WWTPs). Therefore, advanced treatment processes are being developed or optimised for improved PhC control. Amongst them, hybrid processes of adsorption low pressure membranes are promising for their low risk of oxidation by-product formation and low operating pressures (< 2 bar). The fine powdered activated carbon (PAC), if properly selected for the target contaminants and background water matrix, can effectively adsorb the small dissolved molecules (such as the PhCs) passing through low-pressure membranes, whereas these membranes (usually microfiltration or ultrafiltration membranes and more recently loose nanofiltration membranes) safely retain the PAC particles, turbidity and bacteria. In LIFE aWARE project Innovative hybrid MBR-(PAC-NF) systems to promote Water Reuse"", the combination of a membrane bio-reactor (MBR) with PAC / loose Nanofiltration (PAC/NF) is demonstrated at El Prat WWTP (Barcelona, Spain), being LNEC responsible for the PAC/NF design, namely for (i) selecting the PAC suitable for PhC control and (ii) assessing, at laboratory scale, different PAC/NF configurations to select the one to be implemented for demonstration at pilot scale, using a recently developed NF membrane (Pentair HFW 1000). This hollow fibre, hydrophilic polyethersulfone membrane with around 1000 Da cut-off constitutes a safe barrier also against viruses and provides higher retention of high molar mass organics. This paper presents LNECs PAC selection methodology and the bench-scale results of PhC removal by adsorption and by PAC/NF. The methodology developed allowed (i) identifying four target compounds representative of the set of ECs previously detected in El Prat WWTP and in Llobregat River and (ii) selecting a PAC suitable for controlling the four target ECs. The adsorption studies and modelling further developed allowed calibrating predictive models of the PAC adsorption capacity and rate. The PAC/NF bench-scale results showed high removal efficiencies of the target PhCs and the PAC continuous dosing to be more efficient than the pulse dosing, achieving an overall PhC removal of 68% (ranging from 58% to 89%). The results were successfully used in the design and operation of the PAC/NF pilot for the technology demonstration in El Prat WWTP.
Year: 2018
Number Pages:
pp 97-108.
Author(s): Viegas, R.M. C.; Mesquita, E.; Campinas, M.; Almeida, C.M.M.; Rosa, M. J.
: Sanitation Approaches & Solutions and the Sustainable Development Goals
Editor: ERSAR, EWA, APESB, CERIS
Keywords: Water reuse; Water reclamation; Pharmaceutical compounds; PAC/NF; Hybrid membrane processes
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Development of soft sensors based on analytical and spectral data on a real small size wastewater treatment plant
Advances in measurement and automation technologies enabled the deployment of monitoring systems with data acquisition at high frequency in Wastewater Treatment Plants (WWTP). The aim of this work is the design of soft sensors to predict hard-to-measure quality variables of wastewater required for mechanistic modeling of the biological treatment system in a real municipal WWTP. The input data collected in the WWTP using a flowmeter and spectro-photometric and electrochemical online probes, sampling campaigns and on-line analysis, was used for the development of soft sensors by multivariate analysis, like Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Squares (PLS) regression. Exploratory data analysis was performed in order to detect outliers, patterns and correlations. PLS models for soft sensors were developed using leave-one-out cross validation and the predictive capacity of independent data was evaluated by root mean square error (RMSE). The normalized RMSE obtained for organic nitrogen prediction were 19.5% and 18.1%, using sensors with analytical and spectral data, respectively. The possibility of using spectro-photometric probes providing measurements of a single wavelength was evaluated in order to reduce the online monitoring investment costs.
Year: 2017
Number Pages:
323-333pp.
Author(s): Leitão, C.; Fernandes, L.; Ribeiro, R.; Almeida, M. C.; Pinheiro, C. C.; Pinheiro, H. M.
: CONTROLO 2016. Lecture Notes in Electrical Engineering
Editor: Springer
Volume:
vol 402.
Keywords: Partial least squares; Online monitoring; Soft sensors; Wastewater treatment; Prediction; Municipal WWTP
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Tese de Doutoramento
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Assessment and improvement of energy use in wastewater systems
This research aims at developing a comprehensive approach for assessing the energy use and efficiency in wastewater systems, considering the water-energy-greenhouse gas (W-E-G) emissions nexus supported by methods and tools, such as a tailored energy balance and a performance assessment system (PAS). This approach is aligned with continuous improvement principles and allows carrying out the diagnosis of energy efficiency in wastewater systems supporting the building of a portfolio of energy use improvement measures responding to strategic objectives and attending to the systems
Year: 2022
Author(s): Jorge, C.
Keywords: Wastewater systems; Water-energy-greenhouse gas emissions nexus; Performance assessment; Energy efficiency; Energy balance
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Understanding Flow Dynamics in Drinking Water Storage Tanks
Drinking water storage tanks are essential components of water supply systems to store water, to level off pressure in networks and to meet emergency storage. They are also frequent sources of deterioration of drinking water quality and safety owing to inadequate tank design and operation. Mostly, existing tanks design, dimensions and operation do not account for water mixing and renewal.
Year: 2022
Author(s): Pinheiro, A.
Keywords: Chlorine decay.; Particle image velocimetry; Residence time distribution; Drinking water safety; Water storage tanks
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Assessing the contribution of Nature-Based Solutions to urban resilience. A comprehensive assessment framework with focus on stormwater management and control.
Nature-Based Solutions (NBS) are crucial to achieving the goals of the United Nations Agenda 2030 for sustainable development and other global agendas, such as the Paris Agreement on Climate Change. In the last decade, the NBS umbrella concept has become more relevant intending to contribute to urban resilience and to address the climate change challenges. NBS are living solutions inspired by nature that use or mimic natural processes intending to face several societal challenges, from the perspective of resource-efficient use and the promotion of economic and environmental benefits. Currently, cities are encouraged to understand and measure the NBS contribution to identify adequate strategies for enhancing resilience and prioritize investments accordingly. The objective of the present thesis is to promote and enhance the NBS implementation in cities, focused on solutions for stormwater management and control. Based on the analysis of their contribution to urban resilience, the potential to meet environmental, social, and economic challenges and to adapt across diverse urban scales and contexts is demonstrated. In this sense, a Resilience Assessment Framework (RAF) to assess the NBS contribution to urban resilience was developed. This framework aims to assess the NBS contribution to urban resilience. Moreover, a Guidance for the RAF application in cities with different resilience maturity was developed, which involved the RAF validation by seven cities (from a national and international context), that participated voluntarily in this phase. In this context, the developed RAF is comprehensive and multidimensional. It is driven by the definition of objectives, criteria, and metrics, according to the proposed structure for assessing the water supply and wastewater system service performance in the framework of the ISO 24500 standards of the International Organization for Standardization. For an oriented assessment of the criteria, qualitative and quantitative metrics were defined, considering data from different sources and complexity. Reference values were also identified and metrics' classifications were defined. In this classification, each answer is associated with a resilience development level, intending to assess the NBS contribution to urban resilience on a normalized scale. To support the RAF application to cities with different resilience maturity (in terms of resilience and available information), three analysis degrees (essential, complementary, and comprehensive) and a set of metrics were proposed, which are pre-defined in the guidance for the RAF application. To support the selection of the analysis degree more adequate to any city, a structure to characterize the city's profile was developed. This complementary profile also supports the interpretation of the RAF results, both at the city and at the level of specific NBS. To conclude, the application of the RAF essential analysis degree to the seven participating cities, with different challenges regarding urban resilience and NBS, and of the comprehensive analysis degree (complete RAF) to Porto´s urban area, through an assemble assessment at the city and NBS levels, were presented.
Year: 2021
Author(s): Beceiro, P.
Keywords: Urban resilience; Stormwater management; Resilience assessment framework; Nature-Based Solutions (NBS)
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Proposal and validation of a performance assessment framework for urban storm water systems
Over the past two decades, performance assessment (PA) has been one of the areas show-ing 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 decision-making 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 perfor-mance 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 hy-draulic 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 col-laboration 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 need-ing 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 pro-vides a reference basis in the sector, applicable to different types of SWS, covering dif-ferent performance dimensions. It facilitates and promotes the implementation of PA, to prepare for current and future challenges.
Year: 2021
Author(s): Santos, L.F.
Keywords: Water utilities; Storm water systems; Indicators; Performance metrics; Framework; Performance assessment
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Towards a better urban water infrastructure asset management by condition assessment and cost modelling
Infrastructure asset management (IAM) has been increasingly becoming a key topic in the mind-set shift of the water sector managers and policy makers, allowing to assist in the operational, tactical and strategic decision-making in urban water infrastructures. Nevertheless, IAM implementation by the water utilities is still far from needed and not widespread, due to several challenges and constraints, mainly associated with limited human, technological and financial resources. The current research aims at enhancing urban water infrastructure asset management through an integrated decision-making approach, that includes novel methodologies for condition assessment, service life prediction and cost modelling. This approach can be applied at three assessment levels macro, meso and micro allowing the identification of intervention priority assets and the study of different long-term rehabilitation solutions, when applied at the meso and macro level, and the diagnosis, prioritization and study of different intervention solutions at the micro assessment level.
Year: 2021
Author(s): Cabral , M.
Keywords: Urban water assets; Decision-making; Cost modelling; Service life prediction; Condition assessment; Infrastructure asset management
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Melhoria na eficiência no uso da água e da energia em sistemas de abastecimento de água
Este trabalho tem como objetivo melhorar a eficiência energética dos sistemas de abastecimento de água através do desenvolvimento de uma metodologia orientada por objetivos e com recurso ao balanço energético e a métricas de desempenho que permitem identificar as principais origens de ineficiência energética dos sistemas, comparar diferentes alternativas de intervenção e contribuir para a melhoria contínua destes sistemas. A metodologia de investigação seguida contempla desenvolvimentos científicos aliados a uma aplicação prática num conjunto alargado de casos de estudo através de ferramentas de cálculo automático desenvolvidas para o efeito. Os desenvolvimentos científicos consistem na formulação matemática de um balanço energético flexível em termos de dados necessários para a sua implementação; o desenvolvimento de métricas de desempenho que permitem identificar a origem das ineficiências energéticas (equipamentos, perdas de água ou configuração e operação) e a sua sistematização numa metodologia que segue os princípios de melhoria contínua (Plan-Do-Check-Act). A aplicação a casos de estudo é efetuada em três etapas. A primeira etapa consiste na aplicação do balanço energético agregado e métricas de desempenho para diagnosticar ineficiências a nível global em sistemas sem modelo matemático. A segunda etapa consiste na aplicação de um balanço detalhado com recurso a modelos matemáticos, bem como uma análise de sensibilidade aos diferentes métodos. A terceira etapa centra-se na aplicação detalhada de dois casos de estudo para ilustrar a metodologia. Os principais resultados são: i) uma metodologia integrada para o diagnóstico água-energia em sistemas de abastecimento de água; ii) um novo balanço energético para sistemas de abastecimento de água; iii) resultados da aplicação do balanço e das métricas de eficiência energética em 110 sistemas; iv) ferramentas para cálculo das diferentes formulações de balanço energético e de métricas de desempenho; e v) valores reais e exemplos de soluções não convencionais que conduziram a melhorias de desempenho energético.
Year: 2019
Author(s): Mamade, A.
Keywords: Sistemas de abastecimento de água; Indicadores de desempenho; Balanço energético; Eficiência energética; Nexo água-energia
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Assessing and improving wastewater treatment performance. A contribution to the 3rd generation of the assessment system
As estações de tratamento de águas residuais (ETAR) são atualmente alvo de esforços de melhoria do seu desempenho técnico, ambiental e económico. Empresas, reguladores e organismos de financiamento têm utilizado sistemas de avaliação de desempenho para apoiar as suas decisões. Neste contexto, o LNEC desenvolveu a 1.ª e 2.ª geração do sistema de avaliação de desempenho (PAS) de ETAR baseado em indicadores (PIs) e índices de desempenho (PXs). Para ambos, os valores de referência para o julgamento do desempenho são elementos chave. Apesar de serem elementos cruciais, os valores de referência precisavam ainda de ser definidos para avaliar e melhorar o desempenho das ETAR com foco na eficiência energética e gestão de afluências pluviais. Assim, o objetivo da tese foi desenvolver a terceira geração do PAS com valores de referência para avaliar o desempenho. Os PIs e PXs focam os objetivos principais da ETAR, ou seja, garantir a sustentabilidade técnica, econômica e ambiental, garantindo um tratamento eficaz e fiável com o consumo mínimo de energia, reagentes e produção de lamas. A estratégia seguida consistiu em desenvolver ou selecionar a partir da segunda geração do PAS sub-conjuntos de PIs e PXs de acordo com os objetivos, nomeadamente, eficácia, fiabilidade, desempenho energético e consumo de reagentes e gestão das lamas. Os valores de referência foram derivados com base numa revisão da literatura, equações empíricas e/ou estudos de campo e, sempre que aplicável, incorporam o efeito de parâmetros chave, de modo a avaliar o efeito das variações de caudal e de concentração. Foi desenvolvida uma análise estatística dos PXs para avaliar a fiabilidade da ETAR. Foi também demonstrada a flexibilidade do sistema de avaliação de desempenho para diferentes objetivos e uma abordagem para diagnosticar oportunidades de melhoria do desempenho, utilizando os PIs e PXs num ciclo PDCA (plan-do-check-act).
Year: 2016
Author(s): Silva, C.
Keywords: WWTP; Reference values; Performance indices; Performance indicators; Performance assessment
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Avaliação e controlo da eficiência do tratamento de águas residuais - Aplicação a sistemas de pequena dimensão
Assiste-se, actualmente, a uma exigência crescente nos requisitos de qualidade das descargas de efluentes urbanos no meio hídrico receptor e, em paralelo, a uma maior pressão no sentido do aumento da eficiência na operação de ETAR, no que diz respeito ao consumo energético e de outros recursos. O objectivo principal da presente dissertação é o desenvolvimento de uma metodologia de monitorização, supervisão e controlo da eficiência do tratamento de águas residuais, adaptada especificamente a pequenas ETAR descentralizadas. Esta metodologia pode definir-se como um conjunto de estratégias de optimização baseadas, grandemente, na aquisição em linha de dados do processo e sua posterior utilização num modelo matemático para definição de cenários operacionais. Para além da metodologia, as principais contribuições inovadoras são a realização, durante um ano, de trabalho de monitorização num sistema de tratamento descentralizado, a utilização de métodos alternativos de monitorização de águas residuais e o desenvolvimento de um modelo matemático para a simulação do comportamento dinâmico de uma ETAR de pequena dimensão. O envolvimento do utilizador final constitui, igualmente, um aspecto importante do presente trabalho, o qual pretende lançar questões e vias de desenvolvimento para as entidades gestoras implementarem processos sustentados de optimização da operação em ETAR descentralizadas.
Year: 2011
Number Pages:
278p.
Author(s): Ribeiro, R.
Keywords: Controlo; Modelação matemática; Monitorização; Lamas activadas; Sistemas descentralizados; Tratamento de águas residuais
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Metodologias de Análise de Consumos para a Gestão Eficiente de Sistemas de Distribuição de Água
Este trabalho de investigação teve como objectivo principal propor, aplicar e validar uma metodologia que permitisse transformar dados de consumo urbano de água, obtidos a partir de sistemas de telemetria, em informação útil para a gestão dos serviços de água e para os consumidores. A metodologia encontra-se estruturada em quatro módulos: planeamento e monitorização, processamento de dados, produção de informação de caracterização e previsão e classificação. Tirando partido de dados de consumo telemedidos aos vários níveis, desde o cliente individual às zonas de medição e controlo (ZMC), procede-se à aplicação da metodologia para caracterização de grandes consumidores, previsão do consumo doméstico nocturno, avaliação do efeito da variação de pressão no consumo autorizado e nas perdas de água e previsão do consumo em ZMC. Para além da metodologia estruturada para a análise de consumos, as principais contribuições inovadoras são o desenvolvimento de modelos de previsão e de classificação do consumo em ZMC, em função das variáveis explicativas mais significativas, e a obtenção de expressões para a variação do consumo autorizado e das perdas reais com a pressão. O trabalho desenvolvido contribuirá para um uso mais eficiente da água, através de um melhor conhecimento sobre as várias componentes do consumo urbano de água, assim como para o estabelecimento de critérios de projecto e de exploração da rede mais sustentados.
Year: 2010
Number Pages:
434p.
Author(s): Loureiro, D.
Keywords: Perdas de água; Zona de medição e controlo; Telemetria; Uso eficiente da água; Consumo urbano de água; Sistema de abastecimento de água
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Avaliação de desempenho de estações de tratamento de água para consumo humano
Os serviços de abastecimento de água (SAA) têm vindo a incorporar princípios de sustentabilidade na sua prática de gestão. O estado da arte em metodologias de avaliação de desempenho de SAA mostrou a necessidade de abordar especificamente o tratamento, considerado insatisfatoriamente nas abordagens sistematizadas existentes. Na presente dissertação desenvolveu-se um sistema de avaliação de desempenho (PAS) de estações de tratamento de água (ETA), orientado por objectivos, normalizado e quantitativo, destinado a apoiar a tomada de decisão, e cobrindo os domínios qualidade da água tratada, eficiência/fiabilidade, utilização de água, energia e materiais, gestão de subprodutos, segurança, recursos humanos e económico financeiros. O PAS integra uma componente para avaliação do desempenho global, baseada em indicadores de desempenho, e uma componente para avaliação do desempenho operacional, baseada em índices de desempenho que avaliam, numa escala 0-300, a qualidade da água tratada, eficiências das várias operações/processos unitários (OPU) e sua relação com condições de operação. Foi desenvolvida uma ferramenta de cálculo automático do PAS. A aplicação do PAS a cinco ETA de características diversas permitiu avaliar a evolução temporal do seu desempenho, comparar estações e OPU, e identificar oportunidades de melhoria na operação das OPU, na qualidade da água tratada e utilização de recursos.
Year: 2009
Author(s): Vieira, P.
Keywords: Tratamento de água para consumo humano; Ferramenta de apoio à decisão; Operação de eta,; Índice de desempenho; Indicador de desempenho; Avaliação de desempenho
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Dissertação de Mestrado
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Avaliação da eficiência energética de instalações elevatórias: diagnóstico e análise de medidas de melhoria
O objetivo da presente pesquisa é o desenvolvimento e a aplicação de uma metodologia de avaliação da eficiência energética de instalações elevatórias (IE) em sistemas de abastecimento de água e de drenagem de águas residuais. A metodologia desenvolvida baseia-se na análise de dados disponíveis associados às características das instalações elevatórias (e.g., número de bombas, caudal/ altura de elevação nominal, potência instalada) e condições de operação (e.g., caudal, altura de elevação, consumo de energia). Para a realização do diagnóstico propõem-se três categorias de indicadores de desempenho (ID) relativos à eficiência energética, ao desempenho técnico e ao custo operacional de instalações elevatórias. São também estabelecidas diferentes medidas de melhoria (infraestrutura, operação, manutenção, outras) para melhorar a eficiência energética. A metodologia proposta desenvolve-se em cinco etapas principais: 1. Estabelecimento de indicadores de desempenho; 2. Recolha de dados e cálculo de indicadores de desempenho; 3. Diagnóstico e identificação de prioridades; 4. Estudo de medidas de melhoria; 5. Análise económica. A metodologia é aplicada às IE de três estudos de caso, pertencentes a três entidades gestoras, correspondendo a uma amostra de 221 IE, considerada representativa das IE dos sistemas portugueses de abastecimento de água e de drenagem de águas residuais. A análise permitiu a identificação de problemas específicos em cada IE e também a identificação de medidas de melhoria, referentes, nomeadamente ao funcionamento de bombas no ponto de máxima eficiência, à instalação de variadores de velocidade, à melhoria do sistema de monitorização e ao registo de dados, à reabilitação ou substituição de bombas ou seus componentes e à manutenção das bombas. Adicionalmente, é realizada uma análise detalhada das cinco IE menos eficientes de cada entidade e com maior potencial de redução do consumo de energia. Verificou-se que as instalações elevatórias de abastecimento de água têm normalmente maior potência instalada, maior consumo de energia e os dados disponibilizados são mais confiáveis e precisos. Pelo contrário as instalações elevatórias de águas residuais têm baixa potência instalada, um mais baixo consumo de energia e, em muitos casos, os dados de monitoramento não se revelam fiáveis.
Year: 2021
Author(s): Batista, B.M.
Keywords: Águas residuais; Abastecimento de água; Indicador de desempenho; Entidade gestora; Eficiência energética; Instalação elevatória
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Avaliação da Eficiência Hídrica e Energética em Aproveitamentos Hidroagrícolas
A presente tese de mestrado centra-se na avaliação da eficiência hídrica e energética em aproveitamentos hidroagrícolas, sendo o principal objetivo o diagnóstico setorial e o estudo de soluções de intervenção. Para o efeito é proposta uma metodologia de análise e aplicada a dois casos de estudos, de natureza diferente, um sistema com abastecimento constituído predominante por canais e um sistema totalmente pressurizado. A metodologia de diagnóstico e estudo de soluções de melhoria é composta por quatro fases: i) Recolha e processamento de informação; ii) Realização do diagnóstico (análise global e sectorial); iii) Priorização de soluções de intervenção; iv) Recomendações finais. A realização do diagnóstico requer o cálculo dos balanços hídrico e energético. A abordagem proposta para a realização do balanço hídrico em aproveitamentos hidroagrícolas é baseada nos trabalhos desenvolvidos por Cunha et al. (2019), e propõe-se a reformulação do cálculo de algumas das suas componentes (i.e. volume de água entrado por escoamento superficial, volume mínimo de operação, evaporação, repassos, fugas e perdas aparentes). Relativamente ao balanço energético é desenvolvida uma abordagem específica para aproveitamentos hidroagrícolas, tendo por base o balanço energético aplicável a sistemas urbanos de água (Mamade et al. 2015). Os resultados demostram que sistemas com abastecimento em superfície livre, o principal problema são as descargas em canais que representam 28% do volume de água entrado no sistema, enquanto que, em sistemas com conduta em pressão, os problemas são as fugas e roturas que representam perdas de 7% do volume de água entrada. São, também, identificados os subsistemas prioritários nos dois aproveitamentos analisados e priorizadas soluções de melhoria para um deles. Soluções propostas para o subsistema prioritário poderão reduzir as perdas de água em 38% e aumentar a recuperação da energia em excesso em 25%.
Year: 2021
Author(s): Fernandes, E.A.
Keywords: Soluções de intervenções; Eficiência; Balanço energético; Balanço hídrico; Aproveitamento hidroagrícolas
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Flow time series clustering for demand pattern recognition in drinking water distribution systems: new insights about the most adequate methods
Este estudo apresenta uma proposta de metodologias de clustering para reconhecimento de padrões de consumo usando um conjunto de dados de caudal coletados em redes de distribuição de água em Portugal. A maioria dos estudos existentes sobre clustering em séries temporais de caudal baseia-se em algoritmos de clustering hierárquicos ou de k-Means com medidas de distâncias inelásticas. Este estudo explora alternativas de algoritmos de clustering, medidas de distância, janelas temporais de comparação, medidas de índice interno e protótipos de clustering. O desempenho das metodologias de clustering foi avaliado em termos de medidas de índice interno e também através da caracterização dos centroides dos clusters. As metodologias com melhor desempenho foram o Algoritmo de Partição com distância DTW, protótipo PAM e janela de temporal de 15 minutos e o Algoritmo de Partição com distância GAK, protótipo PAM e janela de temporal de 15 minutos, pois permitiram a formação três clusters. O primeiro método identifica um padrão de consumo noturno, um padrão típico de fim-de-semana e um padrão típico de dia útil, enquanto o segundo método destaca-se por apresentar um padrão com pequena variabilidade entre o consumo noturno e diurno. Para melhorar a extração de conhecimento, operações adicionais de clustering foram realizadas ao conjunto de dados que pertence ao cluster com pequena variabilidade entre consumo noturno e diurno. Novos clusters foram identificados e caracterizados, mostrando que os padrões associados à irrigação são independentes do período do dia e da época do ano, o que indica um uso ineficiente da água.
Year: 2021
Author(s): Gomes, P.
Keywords: Sistemas de distribuição de água.; Reconhecimento de padrões de consumo; Séries temporais de caudal; Clustering de series temporais; Aprendizagem não supervisionada
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Generalized additive model and artificial neural networks for water demand
A crescente instabilidade dos padrões climáticos põe em causa a disponibilidade de água potável, tornando-se cada vez mais importante a realização de uma gestão mais eficiente dos recursos hídricos actuais e futuros. Descrevemos e comparamos vários modelos para prever a procura de água, nomeadamente, consideramos os modelos auto-regressivos integrados de médias móveis sazonais (SARIMA), os modelos aditivos generalizados e redes neurais artificiais (RNA). Os modelos são avaliados com base no Erro Absoluto Médio (EAM) e no Erro Percentual Absoluto Médio (EPAM). Os resultados mostram que as RNA conseguem superar os outros métodos considerados. Demonstramos que ao lidar com dados de caudal, as RNA são capazes de ajustar bem os dados e fornecer boas previsões sem dependerem da inclusão de variáveis climatéricas no modelo. Adicionalmente, é feita uma análise exploratória de dados de facturação de água provenientes de uma região do Sul de Portugal. Esta análise tem como objectivo o melhoramento da gestão de recursos assim como o estudo do impacto do envelhecimento do parque de contadores na qualidade das leituras.
Year: 2021
Author(s): Mason, B.A
Keywords: Redes neuronais artificiais; Modelos aditivos generalizados; Modelos SARIMA; Previsão da procura de água; Dados de facturacão de consumo de água; Dados de telemetria
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Mathematical modelling of water demand: time series clustering and GAM models
À medida que a instabilidade dos padrões climáticos põe em causa a disponibilidade de água potável, a necessidade de gestão eficiente dos recursos hídricos atuais e futuros torna-se mais importante. Infiltracão de água salgada causada pela subida do nível do mar está a provocar o encerramento de furos para consumo exterior, e este abastecimento de água colocará pressão em fornecedores locais. Este estudo analisa dados do consumo de água total de 312 clientes pertencentes a três arruamentos com diferentes proporcões de alojamento de média e alta densidade. Para cada arruamento, obtemos perfis de cliente usando técnicas de clustering. Isto permite à entidade gestora identificar clientes que são bons candidatos à instalação de contadores de água separados para consumo interior e exterior, e um grupo de clientes com indicios de presença de furo. O consumo total de um conjunto de clientes é modelado usando um modelo aditivo generalizado. Tirando partido de pesquisa realizada anteriormente sobre os hábitos de consumo de água no exterior, tentamos desagregar consumo total nas suas componentes interior e exterior. Para além disto, estudamos dados de caudal de águas residuais recolhidos numa estação elevatória. Identificamos uma relação entre o caudal e precipitação que indicia infiltracão indevida de água pluvial na rede de águas residuais.
Year: 2021
Author(s): Santos, M.R.
Keywords: Águas residuais; Modelos aditivos generalizados; Previsão da procura; Consumo de água urbano; Clustering de séries temporais
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Clustering de séries temporais de caudal para reconhecimento de padrões em sistemas de distribuição de água: novos estudos sobre os métodos mais adequados
Este estudo apresenta uma proposta de metodologias de clustering para reconhecimento de padrões de consumo usando um conjunto de dados de caudal recolhidos a partir de medidor de caudal instalados em redes de distribuição de água em Portugal. A maioria dos estudos existentes sobre clustering em séries temporais de caudal baseia-se em algoritmos de clustering hierárquicos ou de k-Means com medidas de distâncias inelásticas. Este estudo explora alternativas de algoritmos de clustering, medidas de distância, janelas temporais de comparação, medidas de índice interno e protótipos de clustering. O desempenho das metodologias de clustering foi avaliado em termos de medidas de índice interno e também através da caracterização dos centroides dos clusters. As metodologias com melhor desempenho foram o Algoritmo de Partição com distância DTW, protótipo PAM e janela de temporal de 15 minutos e o Algoritmo de Partição com distância GAK, protótipo PAM e janela de temporal de 15 minutos, pois permitiram a formação de três clusters. O primeiro método identifica um padrão de consumo noturno, um padrão típico de fim-de-semana e um padrão típico de dia útil, enquanto o segundo método destaca-se por apresentar um padrão com pequena variabilidade entre o consumo noturno e diurno. Para melhorar a extração de conhecimento, operações adicionais de clustering foram realizadas ao conjunto de dados que pertence ao cluster com pequena variabilidade entre consumo noturno e diurno. Novos clusters foram identificados e caracterizados, mostrando que os padrões associados à irrigação são independentes do período do dia e da época do ano, o que indica um uso ineficiente da água.
Year: 2019
Author(s): Gomes, P.
Keywords: Sistemas de distribuição de água.; Reconhecimento de padrões de consumo; Séries temporais de caudal; Clustering de series temporais; Aprendizagem não supervisionada
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Balanços hídrico e energético em aproveitamentos hidroagrícolas - Uma nova abordagem para sistemas mistos
A presente dissertação tem como objetivo principal o desenvolvimento e a aplicação de uma proposta de metodologia para avaliação sistemática do uso da água e da energia em aproveitamentos hidroagrícolas. O trabalho apresentado vem colmatar lacunas existentes no diagnóstico de perdas de água e de ineficiências energéticas nestes sistemas. As abordagens existentes para aproveitamentos hidroagrícolas centram-se na avaliação da eficiência do uso dos recursos hídricos nas diferentes componentes do sistema, não existindo uma abordagem com visão global de sistema. A metodologia proposta para cálculo do balanço hídrico resulta da adaptação das abordagens existentes nos sistemas urbanos de abastecimento de água aos aproveitamentos hidroagrícolas. À semelhança do balanço hídrico proposto por Alegre et al. (2004), a água entrada divide-se em consumo autorizado e perdas de água. Na componente de água entrada surge a necessidade de considerar as sub-componentes relacionadas com a entrada de água por precipitação, por escoamento superficial e proveniente do armazenamento em reservatórios intermédios. Nos sistemas de transporte e distribuição com superfície livre, é contabilizada uma nova sub-componente de consumo autorizado relacionada com volumes necessários para a operação dos canais. As perdas de água incluem as perdas aparentes, as perdas por evaporação e as perdas reais entre as quais se destacam os repassos e as descargas em canais. Na aplicação da metodologia ao caso de estudo procurou-se sempre validar os resultados obtidos com a experiência dos intervenientes, tendo analisado metodologias alternativas para estimativa de algumas sub-componentes. A aplicação do balanço energético simplificado desenvolvido para os sistemas urbanos aos aproveitamentos hidroagrícolas levou à necessidade de contabilizar uma componente adicional no balanço energético original relativa à variação de volume dos reservatórios intermédios.
Year: 2018
Author(s): Cunha, H.
Keywords: Aproveitamentos hidroagrícolas; Sistemas de abastecimento de água; Balanço energético; Balanço hídrico
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Modelação matemática de consumos de água para rega de espaços verdes
An increase in tourism in coastal regions and the saltwater intrusion problem in the aquifers, which will cause the closure of boreholes used to water gardens, create a pressure over the water supply of the region in study. This situation, along with climate change, makes it challenging to envisage mean and long term consumption scenarios. This study is aimed at characterizing, modeling and forecasting the garden watering demand in a coastal touristic region. This is possible due to the particular situation where the lots to study have two water meters: one to measure indoor water use and another to measure outdoor water use. We apply a clustering algorithm to group the customers by similarity of consumption pattern. For each cluster, we propose a generalized additive model. Furthermore, we test a method to disaggregate the total water use into indoor and outdoor use.
Year: 2018
Author(s): Marques, A.
Keywords: Disaggregation of water consumption; Generalized Additive Models; Time series clustering; Outdoor water use; Garden watering
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Modelação da Incerteza e Deteção de Outliers para Melhoria do Diagnóstico de Perdas em Sistemas de Abastecimento de Água
As perdas de água que ocorrem nos sistemas de abastecimento de água constituem um grave problema, em termos económico, ambiental e social, que se reflete em duas áreas distintas, que serão objeto de estudo nesta dissertação: nas incertezas no cálculo do balanço hídrico anual e em alguns picos de consumo existentes nas séries temporais de caudal, sendo outros relativos a consumos atípicos. Contudo, os dois temas permitem melhorar as ferramentas existentes para o diagnóstico de perdas de água. No primeiro caso, estas são quantificadas utilizando dados medidos ou estimados e que, por isso, possuem incertezas que se propagam com os cálculos efetuados. Deste modo, esta propagação foi estudada, considerando-se dois formatos diferentes de introdução das incertezas e três métodos de propagação das mesmas, sendo um deles uma inovação. A combinação entre bandas de incerteza e intervalos de confiança foi a que permitiu obter os melhores resultados. O segundo ponto visa contribuir para a redução da incerteza na estimativa de perdas reais uma das componentes mais relevantes do balanço hídrico, através da deteção automatizada de eventos associados a roturas. Para tal, aplicaram-se se diversos métodos de deteção de outliers, métodos estes resultantes de inovações com base no teste do desvio studentizado extremo generalizado, no método de Tukey e no SAX. Este último revelou-se o melhor para séries com e sem sazonalidade anual, caracterizada por consumos mais elevados nos meses quentes.
Year: 2016
Author(s): Silva, M. S.
Keywords: SAX; Sistemas de abastecimento de água; Balanço hídrico; Deteção de outliers; Bandas de incerteza; Propagação de incertezas
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Efficiency assessment of the household water use
The aim of the current thesis is the development and testing of a comprehensive methodology to assess the overall households' water use efficiency in indoor domestic water use. This methodology comprises an efficiency evaluation based on efficient patterns, peer comparison and water devices performance. he proposed methodology is composed of three main modules: Module 1. Efficient patterns comparison, Module 2. Peer comparison and Module 3. Evaluation based on performance indices of water devices. The three modules should be applied in a complementary way in order to assess most aspects of water efficiency in the household, but can also be applied independently, as each module returns an individual different type of assessment. The methodology was applied to a case study composed of 43 households, mostly located in the Lisbon urban area and surrounding municipalities, corresponding to approximately 100 persons. All households have extensive measurements and detailed event records of all indoor water uses, and were surveyed to collect information on their socio-demographic characteristics and on the existing water devices in the households (WC, shower, taps, dishwasher and washing machine). The methodology was further tested with an additional small case study carried out with three volunteer consumers. The development of a systematic and detailed methodology for the assessment of domestic consumers behaviour both in terms of their own consumption and their level of efficiency relatively to their peers constitutes the main novel contribution of this work. This efficiency assessment allows the identification of potential savings and, thus, the methodology enables the promotion of a more efficient use of water by domestic consumers. Furthermore, it is also useful for the water utilities to optimize the supply systems operation and to improve the quality of service through a better knowledge of consumption profiles.
Year: 2014
Author(s): Jorge, C.
Keywords: Water devices; Peer comparison; Efficient patterns; Domestic consumption; Household; Water use efficiency
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Relatório Científico
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2.4 Lisbon. In Second intermediate synthesized report of technology progress and state of play across all the LLs.
This internal report of Work Package 2
Year: 2023
Author(s): Teixeira, P.; Cardoso, P.; Viegas, R.M. C.; Oliveira, M. M.; Ribeiro, R.; Mendes, R.; Lourinho, R,; Figueiredo, D.; Rosa, M. J.
Keywords: Water management; Water reuse; KW - technological solutions
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Dedicated project page on the beneficiaries
This document presents the links to and the contents of the
Year: 2023
Author(s): Rosa, M. J.; Jorge, C.; Silva, C.
Keywords: Contact; Results; Pages; Structure
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Engineered and reusable nanoporous carbons for advanced water treatment.
This document reports the activity developed in the second year of the EMPOWER+ project including the progress and results of the Task 1 & 2 - PACs, GACs and magnetic PAC synthesis and characterization, Task 3 - Batch adsorption studies with the produced PACs and GACs, Task 4 - Rapid small colunm tests and Task 7 - GAC regeneration assays.
Year: 2023
Author(s): Carvalho, A. P.; Betz, W.; Viegas, R.M. C.; Rosa, M. J.; Duque, L.P.; Mesquita, E.; Mestre, A.S.
Keywords: Pharmaceutical compounds; Column and hybrid adsorption processes; Drinking water treatment; Novel activated carbons; Activated carbon adsorption
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Final version of the water-smartness assessment framework
The B-WaterSmart project, and specifically through WP6, aims at providing an assessment framework to support multi-stakeholder and strategic decision-making towards the transition to a water-smart society that recognizes multiple values and facilitates the active participation of a varied set of actors.
Year: 2023
Author(s): Doss, P. M.; Strehl, C.; Schmuck, A.; Rosell, L. F.; Gomes, C.; Melo, M.; Munaretto, S.; Koop , S.; Damman, S.; Bruaset, S.; Azrague, K.; Raspati, G.; Bosco, C.; Ugarelli, R.; Alegre, H.; Rosa, M. J.;
Keywords: International Water Association; European Commission; Biological Oxygen Demand; Assessment Criteria; B_watersmart
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Management Plan with green management principles
This document is the Management Plan for the LIFE Fitting project. Its purpose is to establish the project management composition, responsibilities, and processes to be followed throughout the project duration regarding project management. This project management plan is a deliverable of task 1.1 and is expected to be updated whenever a change in project requirements occurs or a risk or unexpected deviation from the planned course of action is encountered.
Year: 2023
Author(s): Rosa, M. J.; Silva, C.; Campinas, M.
Keywords: Reporting; Monitoring; Work plan; Roles; Management
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MS22: Final version of strategic agendas agreed by CoPs
Milestone (MS) 22 contains the Living Lab (LL) strategic agendas (SA) as agreed with stakeholders in the Communities of Practice (CoPs). MS22 builds upon MS6 and MS12 and illustrates the changes to the SAs that occurred as result of the discussion with stakeholders. An overview of discussions held during the CoP meetings concerning the SAs is provided. The next steps with the SAs are also discussed.
Year: 2023
Author(s): Néo, F.; Freitas, C.; Tieman, Y.; Collette, R.A.; Ugarelli, R.; Bosco, C.; Chiucchini, N.; Moretto, G.; Ragazzo, P.; Rosa, M. J.; Teixeira, P.; Paepe, S.; Wencki, K.; Hesse, K; Krömer, K.; Oberdörffer
Keywords: Communities of practice; Performance assessment; Strategic objectives; Strategic agendas
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Quarterly specification exchange T2.4 to T3.5 completed
In this document, the Lisbon Living Lab presents the sequence of quarterly exchanges of specification between Task (T) 2.4 and T3.5 that occurred from March 2021 (M7) until February 2023 (M30). The output of subtasks 2.4.2, 2.4.3 and 2.4.4 fed the development of the software tools in T3.5 and its outputs. A short and concrete description of the exchange of specification is provided.
Year: 2023
Author(s): Rosa, M. J.; Mendes, R.; Cardoso, P.; Ribeiro, R.
Keywords: Living Lab; Water-smart solutions; B_watersmart
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MS16: The B-WaterSmart Assessment Framework, V0 (Supporting document)
MS16 consists of the first, preliminary version, V0, of the B-WaterSmart Assessment Framework (BWS AF) developed by WP6 in Task 6.2. The MS16 is composed of an excel file and this document. The excel file provides the list of elements forming the framework: the strategic objectives, the assessment criteria and the metrics proposed. This document, after background information about the BWS AF use, scope and development phases, describes the structure and the elements listed in the excel file. All the information provided by MS16 will be embedded into a web-application by end of April 2022, so to facilitate the validation phase carried out by the InAll, during the period April-August 2022.The planning of the period to release the web-application has been agreed with Task 1.4 and it is aligned with the activities planned within the InAll. Given the continuous work on refinement of metrics planned in collaboration with the InAll, the web-application, as well as this MS16, will be kept as living files for updating as and when required until the V2 of the BWS AF will be finalized.
Year: 2022
Author(s): Doss, P. M.; Strehl, C.; Schmuck, A.; Mateo, M.R.; Rosell, L. F.; Gomes, C.; Oliveira, R.; Melo, M.; Koop , S.; Alegre, H.; Rosa, M. J.; Silva, C.; Cardoso, M. A.; Bruaset, S.; Raspati, G.; Bosco, C.;
Keywords: European Commission; Assessment framework; Assessment criteria; B-watersmart
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Aplicação da metodologia para avaliação da eficiência do uso da água e da energia em aproveitamentos hidroagrícolas
O projeto AGIR Avaliação da Eficiência do Uso da Água e da Energia em Aproveitamentos hidroagrícolas vem abrir um novo e promissor caminho para a melhoria de eficiência dos sistemas de rega em termos de perdas de água e consumo de energia.
Year: 2021
Author(s): Loureiro, D.; Beceiro, P.; Moreira, M.; Sousa, G.; Chibeles, C.; Matos, M.
Keywords: Balanço energético; Balanço hídrico; Subsistema; Sistema de abastecimento de água; Período de análise; Entidade gestora (EG)
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Avaliação da eficiência do uso da água e da energia em aproveitamentos hidroagrícolas
O projeto AGIR Avaliação da Eficiência do Uso da Água e da Energia em Aproveitamentos hidroagrícolas vem abrir um novo e promissor caminho para a melhoria de eficiência dos sistemas de rega em termos de perdas de água e consumo de energia. Ciente da importância e oportunidade de conhecer e melhorar a eficiência hídrica dos sistemas de regadio em Portugal, e conhecedora do percurso já percorrido para os sistemas urbanos de água, a FENAREG decidiu AGIR. Desafiou o LNEC, algumas associações de regantes e beneficiários (da Obra de Rega de Odivelas; do Vale do Sorraia; da Obra da Vigia), alguns agricultores (Sociedade Agrícola Bico da Vela II; AGRO-VALE Longo, Lda; Mencoca Agricultura, Lda.) e outros parceiros da academia (Universidade de Évora e Instituto Politécnico de Setúbal) e da investigação e tecnologia (INIAV Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária; COTR Centro Operativo e de Tecnologia de Regadio) para, todos juntos, traçarmos um percurso equivalente para estes sistemas, ancorado nos resultados existentes para os sistemas urbanos de água. O objetivo era desenvolvermos um sistema de avaliação de desempenho uniformizado que permita quantificar a eficiência do uso da água e da energia nas redes primária e secundária (i.e., de transporte e distribuição) dos Aproveitamentos Hidroagrícolas.
Year: 2021
Author(s): Loureiro, D.; Moreira, M.; Arranja, C.; Cordeiro, D.; Alegre, H.; Chibeles, C.; Sousa, G.; Matos, M.; Carriço, N.
Keywords: Balanço energético; Balanço hídrico; Subsistema; Sistema de abastecimento de água; Período de análise; Entidade gestora (EG)
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Outro
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EXCLUSIVO: AWARE-P vence prémio alemão e conquista novo reconhecimento internacional: É a primeira vez que é distinguido um projecto de um país que não fala alemão, entrevista de Ana Santiago (Jornalista do Jornal Água & Ambiente - Portal Ambiente Online) a Helena Alegre, 19 de Agosto de 2014
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Author(s): Alegre, H.
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