Publicações

Na última década tem-se consolidado em Portugal a adoção, pelas entidades gestoras de serviços urbanos de água (EG), de processos de gestão patrimonial de infraestruturas, de gestão de energia e de perdas de água em sistemas de abastecimento e de controlo de afluências indevidas em sistemas de drenagem. Neste contexto, o LNEC tem promovido diversos projetos colaborativos, genericamente designados por iniciativas (PASt21, iGPI, iPerdas, iAFLUI e iEQTA). Estes projetos têm demonstrado ser diferenciadores para as EG participantes, designadamente pelas oportunidades de partilha entre EG e com instituições de I&D. Mesmo após terem iniciado o seu percurso nestes processos, as EG são frequentemente confrontadas com desafios à sua internalização, à consolidação das metodologias ou até à integração dos vários planos setoriais desenvolvidos em cada temática. Por forma a dar resposta a esta necessidade, o LNEC promoveu em 2018-2019 a Rede de Partilha (iCITAGE.net), que se destinou a apoiar as EG na definição de ações para ultrapassar barreiras na implementação, monitorização, revisão e interligação dos seus diversos planos de gestão. No artigo apresentam-se os princípios de funcionamento da rede de partilha e os principais desenvolvimentos da iCITAGE.net, destacando-se os impactos e resultados do projeto.

Cities face unprecedented demographic, environmental, economic, social, and spatial challenges. In recent years, the implementation of nature-based solutions (NBS) is becoming more relevant in cities to improve urban resilience and to cope with climate change. NBS represent cost effective solutions that simultaneously provide environmental, social, and economic benefits and help build resilience.

Sewer asset management gained momentum and importance in recent years due to economic considerations, since infrastructure maintenance and rehabilitation directly represent major investments. Because physical urban water infrastructure has life expectancies of up to 100 years or more, contemporary urban drainage systems are strongly influenced by historical decisions and implementations. The current decisions taken in sewer asset management will, therefore, have a long-lasting impact on the functionality and quality of future services provided by these networks. These decisions can be supported by different approaches ranging from various inspection techniques, deterioration models to assess the probability of failure or the technical service life, to sophisticated decision support systems crossing boundaries to other urban infrastructure. This paper presents the state of the art in sewer asset management in its manifold facets spanning a wide field of research and highlights existing research gaps while giving an outlook on future developments and research areas.

Typically, large-scale irrigation systems are built almost entirely in a short time-frame, a significant part of the assets age at the same time and concentrated investment needs for rehabilitation are predictable. This paper focuses on planning these needs in an aggregated way, providing a big picture for the long term investment plan. A methodology for this purpose was developed and applied to a large-scale irrigation utility in Portugal.

Urban waters represent a crucial component for the enhancement of urban resilience due to their importance in cities. Nature-based solutions (NBS) have emerged as sustainable solutions to contribute to urban resilience in order to meet the challenges of climate change. In order to promote the use of NBS for increasing urban resilience, tools that demonstrate the value of this type of solutions over the long-term are required. A performance assessment system provides an adequate basis for demonstrating this value, as well as for diagnosing the current city situation, selecting and monitoring the implementation of solutions.

Urban water systems (UWSs) are energy-intensive worldwide, particularly for drinking-water pumping and aeration in wastewater treatment. Usual approaches to improve energy efficiency focus only on equipment and disregard the UWS as a continuum of stages from source-to-tap-to-source (abstraction/transport

Pilot runs of powdered activated carbon/coagulation/flocculation/sedimentation (PAC/CFS) were conducted to investigate the removal of 19 pharmaceutical compounds and 9 pesticides as a function of their properties. PAC addition impact on the clarification effectiveness of low-turbidity surface waters was also explored.

The effects of climate dynamics on urban areas involve the aggravation of existing conditions and the potential for emergence of new hazards or risk factors. Floods are recognized as a leading source of consequences to society, including disruption of critical functions in urban areas, and to the environment. Consideration of the interplay between services providers ensuring urban functions is essential to deal with climate dynamics and associated risks. Assessment of resilience to multiple hazards requires integrated and multi-sectoral approaches embracing each strategic urban sector and interactions between them. A common limitation resides in the limited data and tools available for undertaking these complex assessments. The paper proposes a methodology to undertake the spatial characterization of the flood related hazards and exposure of both essential functions and services providers in urban areas, in the context of limitations in data and in ready-to-use tools. Results support the resilience assessment of these hazards, taking into account interdependencies and cascading effects. The approach is applied to Lisbon city as the study case. Results are promising in demonstrating the potential of combining data and knowledge from different sources with dual modelling approaches, allowing us to obtain trends on the magnitude of effects of climate scenarios and to assess potential benefits of adaptation strategies. Quantification of the effects is reached, but results need to be assessed together with the underlying levels of uncertainty. The methodology can facilitate dialogue among stakeholders and between different decision levels

This paper presents the development and application of a comprehensive methodology for the systematic water balance calculation in collective irrigation systems (CIS), applicable to pressurized pipelines or open canals. Existing approaches focus solely on the assessment the water resources use efficiency of CIS single components (e.g., leakage in some canal reaches), without a system-wide approach. A water balance approach allows accounting for the different system volume inputs (i.e., water abstraction, imported water, water volume due to precipitation or surface runoff), authorized and non-authorized consumptions and water losses either in canal, mixed or pressurized CIS, which has never been presented in literature. The proposed methodology allows the assessment of different water loss components (i.e., evaporation losses, unauthorized uses, metering errors, leakage and discharges) and the calculation of water loss performance indicators that allow the identification of the main problems in terms of water losses and provides guidance about measures to control water losses. Although based on the existing and consolidated water balance schemes specifically developed for urban water supply systems, the proposed methodology includes novel components in terms of system input volume, authorized consumption and water loss that are specific of CIS. The methodology is tested and applied to a mixed collective irrigation system. Results show that the water losses due to discharges in canal systems can be one of the most relevant component of the non-revenue water, representing approximately half of its total volume, followed by leakage in canals and metering errors. These results highlight the importance of improving daily operation of these systems and also rehabilitating ageing infrastructures.

A modernização dos sistemas de abastecimento para regadio em Portugal tem conduzido a um uso mais eficiente da água, mas também a um aumento substancial do consumo de energia para uma operação mais flexível. Assegurar um uso eficiente e sustentável do binómio água-energia é fundamental para a sustentabilidade económica e ambiental do setor agrícola. Este artigo tem como objetivo a proposta de uma nova metodologia para avaliação da eficiência energética em sistemas de transporte e distribuição de aproveitamentos hidroagrícolas. Esta metodologia tem por base a existente para sistemas de abastecimento de água. Para além das ineficiências dos equipamentos, esta permite a quantificação da dissipação de energia por perdas de água, em perdas de carga contínuas e localizadas e a energia supérflua associada ao traçado da rede. Este balanço considera novas componentes pelo facto de poderem coexistir redes de transporte e de distribuição em superfície livre e em pressão. O balanço energético proposto permite também quantificar a fração de energia fornecida ao sistema que é recuperada. A metodologia foi aplicada a um aproveitamento hidroagrícola com uma rede mista, composta por canais e por condutas em pressão. A energia mínima necessária para garantir o consumo representa apenas 16% e a principal ineficiência energética do sistema é devida a perdas de água e representa 35% da energia fornecida. Soma da energia dissipada na rede por perdas de carga contínuas e localizadas com a energia supérflua representa 32% e as centrais hidroelétricas existentes já permitem recuperar 14% da energia fornecida ao sistema. Embora existam bombas e turbinas com baixo rendimento, a energia dissipada nesta componente representa apenas 9% da energia fornecida.

Urban drainage asset management gained momentum and importance in recent years because of economic considerations, low levels of services and evidence of the poor condition of many infrastructure components. Maintenance and rehabilitation activities are capital intensive and resources are limited. Physical urban water infrastructure has life expectancies of up to 100 years, while decisions taken in sewer asset management will have long-lasting impact on the functionality and quality of future services provided. These decisions can be supported by different approaches based on multiple sources of information, from various inspection techniques, deterioration models to assess the probability of failure, or technical service life, to sophisticated decision support systems crossing boundaries to other urban infrastructure. This abstract briefly presents sewer asset management in its manifold facets spanning a wide field of research and highlights existing research gaps while giving an outlook on future developments and research areas.

Floods in urban areas are responsible for severe disruptions to services as well as for consequences in several dimensions, to people, built environment and society functions. These events are largely associated with natural phenomena and climate dynamics. Traditionally, drainage and civil protection services are involved in planning for facing floods but this is insufficient. A broader involvement of communities

As afluências individas a sistemas urbanos de água têm elevados impactos em diferentes dimensões, destacando-se o desempenho hidráulico, estrutural, ambiental, económico-financeiro, na saúde e segurança pública. O LNEC promoveu duas acções do projecto colaborativo iAFLUI - Iniciativa Nacional para o Controlo de Afluências Individas, onde foi desenvolvida, aplicada e consolidada uma metodologia para controlo destas afluências.

Neste artigo apresenta-se o balanço energético específico para a avaliação da eficiência energética dos sistemas de águas residuais.

A Vala da Salgueirinha é uma linha de água efémera que se integra na rede mais vasta de valas de escoamento de águas pluviais e superficiais que atravessa toda a península de Setúbal. Sendo das linhas de água mais importantes do concelho de Palmela, é aquela que, em períodos de pluviosidade intensa, maiores perturbações provoca nos aglomerados urbanos, em vários troços da rede viária e nos campos ribeirinhos, devido a inundações. Presentemente, o Município de Palmela encontra-se a regularizar o troço jusante desta linha de água, numa extensão de 5.500 m. Este município pretende, numa segunda fase, proceder à regularização, para montante, da restante linha de água, numa extensão aproximada de 5.600 m, bem como à construção de uma bacia de retenção. Em alternativa ou complementarmente à bacia de retenção, poderão ser equacionados armazenamentos em outras áreas periurbanas, tirando vantagem das condições orográficas do terreno. Neste artigo apresentam-se os objetivos, a metodologia do trabalho e os resultados preliminares do estudo hidrológico que está a ser desenvolvido na bacia hidrográfica da Vala da Salgueirinha, a montante da localidade de Lagoínha, em Palmela. Prevê-se que com a conclusão do estudo seja possível quantificar a redução dos caudais de ponta recorrendo a armazenamentos relativamente naturais em áreas rurais, aumentando a eficiência da bacia de retenção a construir, ou permitindo reduzir o seu volume, diminuindo os custos de construção, expropriações e impactes gerados no local e contribuindo para uma maior harmonização da linha de água e sua envolvente.

Em resposta aos desafios relacionados com o uso eficiente da água, ao potencial de eficiência hídrica e ao nexus água-energia nos edifícios, e em resultado de um processo participativo envolvendo vários stakeholders, foi desenvolvido pela ADENE

Foi explorada em laboratório a produção de novos carvões ativados em pó (PAC) por ativação com vapor de água e com CO2 de cascas de pinhão (PNS), tendo sido testadas várias condições. Os PAC foram testados em ambiente operacional, com adsorção competitiva de três compostos farmacêuticos (PhC) em efluente secundário de ETAR, tendo o PAC activado com CO2 mostrado melhores remoções dos PhC do que o ativado com vapor de água. Ambos os PNS PAC superaram os melhores PAC comerciais testados.

Com esta comunicação pretende-se partilhar conhecimento sobre algumas técnicas disponíveis para identificação e localização de afluências indevidas potencialmente mais relevantes, com foco nas afluências de origem pluvial, desenvolvidas no âmbito do projecto colaborativo iAFLUI.

In the present work the surface chemistry of a commercial AC (NucharA74) was modified by thermal treatments at 500 ºC (NucharA74/500) and 800 ºC (NucharA74/800) under N2 (see pHPZC values on Table 1). The textural properties of the materials were characterized by N2 adsorption at -196 ºC and FTIR spectra. Materials were tested for the simultaneous removal of three PhCs (100 ?g/L) spiked in mineral aqueous solution. PhCs were selected considering their worldwide occurrence and persistence in wastewater treatment plant (WWTP) effluents (validated in LIFE IMPETUS, www.life-impetus.eu) and adsorption key-properties: carbamazepine (CBZ - neutral, hydrophobic), diclofenac (DCF - anionic, relatively hydrophobic) and sulfamethoxazole (SMX - anionic, hydrophilic). Concerning PhCs, DCF and CBZ were the most adsorbable compounds. The lower adsorbability of SMX may result from its hydrophilic character and higher polar surface area. The adsorptive capacity was generally more efficient for NucharA74/800, followed by NucharA74/500. The good performance of NucharA74/800 was attributed to its pHPZC value, as it has a lower negative net surface charge density than the other ACs. NucharA74/500 material, despite its high acidity and slightly smaller microporous volume than that of NucharA74, showed a higher adsorption capacity for all PhCs. Thus, the changes on the surface chemistry during the thermal treatment of NucharA74/500 may have favoured the adsorbent-adsorbate interactions, compensating the electrostatic repulsions.

O dimensionamento adequado de sistemas de distribuição de água é essencial para assegurar a eficiência e a eficácia do seu funcionamento. Tradicionalmente, o dimensionamento é efetuado atendendo apenas ao objetivo de minimização de custos, não sendo contemplados outros objetivos como o desempenho e a fiabilidade. Uma vez que é pretendido pelas Entidades Gestoras que os seus sistemas sejam capazes de manter o abastecimento perante situações anómalas, é fundamental que a fiabilidade seja tomada em conta no processo de dimensionamento do sistema. Este artigo apresenta os resultados de um trabalho exploratório de objetivos e de índices de fiabilidade. Apresenta uma metodologia para a escolha dos diâmetros das condutas de um sistema de distribuição de água, atendendo à minimização de custos e à maximização da fiabilidade do abastecimento em caso de ocorrência de uma avaria, com a análise de dois indicadores de fiabilidade, o Índice de Resiliência (RI) e o Índice de Resiliência da Rede (NRI). O problema de otimização é resolvido recorrendo a Algoritmos Genéticos, integrando as restrições relativas à pressão mínima e às velocidades máxima e mínima como penalizações na função objetivo. A aplicação da metodologia a um caso de estudo real resulta em três soluções de dimensionamentos distintas com objetivos contraditórios.

O Guia Técnico n.º 27 concretiza a 4.ª geração do sistema de avaliação da qualidade dos serviços da ERSAR, sendo o resultado de um excelente exemplo de colaboração entre a ERSAR, enquanto entidade reguladora, o Laboratório Nacional de Engenharia Civil e a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, a quem não podíamos deixar de agradecer, alargando este agradecimento ao universo das entidades gestoras reguladas, cujos contributos prestados durante a consulta ao setor foram integrados nesta versão final.

The European project LIFE IMPETUS demonstrated low-investment, low-energy, flexible, and easy to implement measures for improving the removal of pharmaceutical compounds in urban wastewater treatment plants (WWTPs) with activated sludge (CAS) treatment, the most common biological process in those plants in Portugal and worldwide.The project addressed two major groups of technical solutions: i) operating strategies to enhance the biological treatment for PhC removal, measures identified using sound benchmarking tools, and ii) powdered activated carbon (PAC) addition to the biological reactor, using eco-friendly adsorbents, to control the recalcitrant PhCs and those with incomplete and variable biological removal. These technical guidelines compile the best practices and best lessons learned in LIFE IMPETUS project regarding PhC monitoring and improvement of PhC control in urban CAS-WWTPs using the approached technical solutions. The document aims at an easy and comprehensive use by water practitioners, water regulators, academia, and students of different backgrounds, answering to the questions of what, where, how, how much (cost), and when to monitor and control PhCs in urban CAS-WWTPs. Incentives for PhC control in urban WWTPs are also tackled.

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.

O projeto Avaler+

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.

O objetivo do presente Guia é a apresentação e a especificação dosistema correspondente à 2.ª geração de avaliação da qualidade dosserviços de abastecimento de água, de saneamento de águas residuaisurbanas e de gestão de resíduos urbanos prestados pelas entidadesgestoras sujeitas a regulação.Este sistema constitui uma peça fundamental do modelo de regulaçãoem implementação pela ERSAR, sumariamente descrito neste Guia emais detalhadamente descrito em [1], nomeadamente no que respeitaà componente da regulação da qualidade do serviço, de forma a tornarpossível a avaliação quantificada.Note-se que, de acordo com o disposto na alínea e) do n.º 1 do artigo 5.ºdo Decreto-Lei n.º 277/2009, de 2 de outubro, a ERSAR tem atribuiçõesnão apenas para assegurar a regulação da qualidade de serviço prestadoaos utilizadores pelas entidades gestoras, mas também para avaliaro desempenho dessas entidades, promovendo a melhoria dos níveis deserviço. É no quadro destas atribuições que se pretende promover estesistema de avaliação da qualidade dos serviços de águas e resíduos.A 2.ª geração do sistema de avaliação da qualidade do serviço resultouda análise crítica do sistema de indicadores adotado na 1.ª geração e darespetiva aplicação desde 2004 ao universo das entidades concessionáriase teve em conta o estado atual de conhecimentos e a experiênciainternacional entretanto adquirida.Para além da identificação e da especificação de todos os componentesdo sistema de avaliação, e em particular do conjunto de indicadores dequalidade do serviço a utilizar em cada um dos três tipos de serviços,são também definidos os procedimentos de avaliação, através dadefinição da informação a obter, do cálculo de indicadores, da sua interpretaçãoe análise comparativa, numa perspetiva de benchmarking, eda produção do relatório de síntese.

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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.

Os objetivos da nova DARU são ambiciosos, exigindo maior eficácia e eficiência

Asset management (AM) has become increasingly important in various sectors and organizations over the lastfew decades. This introductory chapter provides an overview of asset management to facilitate a comprehensive understanding of AM, summarizing its application to urban drainage asset management (UDAM), an asset-intensive sector. The chapter includes a short history, from general AM to UDAM, and refers to milestones, key organizations, and standards. It describes AM principles and different perspectives to approach the subject. The UDAM context is outlined, providing the general processes which can influence strategic, tactical, or operational decision levels, accounting for the specific perspectives and objectives on the subject. The main approaches applied to UDAM are broadly described, some of which incorporate a balance of costs, risks, opportunities, and performance, while others focus on specific aspects. The chapter presents different types of approaches to AM, ranging from those based on condition, reliability, and risk to those based on value, followed by those based on performance or quality of service, highlighting common aspects or overlaps between them. When appropriate, guidance to the chapters where additional information on the subject can be found is provided. Finally, challenges, limitations and opportunities are highlighted.

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.

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.

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.

Atualmente os sistemas urbanos de água são reconhecidos como infraestruturas in­dispensáveis de suporte para a prestação de serviços públicos de primeira necessida­de à saúde e bem-estar das populações e à economia das sociedades

This paper aims to explain why and how innovative technologies are enablers of strategic asset management (SAM) of water supply, wastewater and storm water systems.

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

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.

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

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

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.

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.

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

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

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.

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).

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 eclassificação. 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 dametodologia para caracterização de grandes consumidores, previsão do consumodoméstico nocturno, avaliação do efeito da variação de pressão no consumo autorizado enas perdas de água e previsão do consumo em ZMC.Para além da metodologia estruturada para a análise de consumos, as principaiscontribuições 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 ummelhor conhecimento sobre as várias componentes do consumo urbano de água, assimcomo para o estabelecimento de critérios de projecto e de exploração da rede maissustentados.

Os serviços de abastecimento de água (SAA) têm vindo a incorporar princípios desustentabilidade na sua prática de gestão. O estado da arte em metodologias de avaliação dedesempenho 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) deestações 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 indicadoresde desempenho, e uma componente para avaliação do desempenho operacional, baseada emíndices de desempenho que avaliam, numa escala 0-300, a qualidade da água tratada, eficiênciasdas 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 evoluçãotemporal do seu desempenho, comparar estações e OPU, e identificar oportunidades de melhoriana operação das OPU, na qualidade da água tratada e utilização de recursos.

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Este estudo visa aumentar a confiança na reutilização segura da água, utilizando tecnologias de tratamento avançado como ultrafiltração, ozonização e osmose inversa para avaliar a sua eficácia e limitações. Desenvolvido numa estação de tratamento de águas residuais (ETAR), o estudo comparou a qualidade da água resultante de processos em grande escala, como a ultrafiltração, com água tratada adicionalmente através de um sistema piloto de ozonização e osmose inversa, ou apenas osmose inversa. Todos os esquemas de tratamento estudados produziram água adequada ao consumo humano.

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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