A teoria 5.0 do sistema de água urbana oferece uma solução sistemática para questões complexas de água urbana na China

Enquadramento do modelo 5.0 do sistema urbano de água. Crédito:Science China Press

A teoria do sistema hídrico urbano é a aplicação e extensão da ciência hidrológica das bacias hidrográficas à escala urbana. Em artigo publicado na Science China Earth Sciences , um grupo de pesquisa liderado pelo acadêmico chinês Xia Jun apresentou a teoria do sistema de água urbano 5.0 e o modelo associado. Este estudo visa avançar no estudo interdisciplinar em ciências da água urbana e oferecer uma solução sistemática para questões complexas de água urbana.

Pesquisas anteriores sobre sistemas de água urbanos concentraram-se principalmente em processos individuais dentro do ciclo da água, como aqueles relacionados ao abastecimento de água e estações de tratamento de esgoto, o que avançou significativamente nossa compreensão da teoria dos sistemas de água urbanos.

Com o advento da construção de cidades-esponja na China, no entanto, o foco dos estudos do sistema de água urbano mudou das considerações tradicionais de produção de chuva e escoamento, abastecimento de água e processos de drenagem para um exame mais abrangente dos múltiplos processos do sistema de água. No entanto, é necessária mais exploração para compreender a interação entre o ciclo da água, o transporte de materiais, a ecologia da água e as atividades humanas.

O Professor Xia ampliou o conceito de sistemas de água urbanos, fazendo a transição do ciclo natural da água para uma escala urbana, e assim estabeleceu a teoria do sistema de água urbano 5.0. Esta teoria enfatiza mecanismos, teorias de sistemas e integrações tecnológicas dos ciclos hídricos urbanos adaptados às diferentes zonas climáticas e subdivisões geográficas na China.

O foco principal da pesquisa é usar o ciclo hidrológico como um elo para explorar de forma abrangente as áreas construídas e seus rios e lagos associados com múltiplos processos. Esses processos abrangem o ciclo natural da água de chuvas, evapotranspiração, armazenamento e escoamento, o ciclo artificial da água de abastecimento, uso, consumo e descarga, a interação entre rios e cidades, o ciclo biogeoquímico, a migração e transformação de poluentes e aspectos socioeconômicos. desenvolvimento.

O modelo 5.0 do sistema de água urbano integra um modelo de chuva-escoamento com ganho variável no tempo com sistemas de água urbanos adaptados às várias condições de superfície subjacentes. O modelo de chuva-escoamento com ganho variante no tempo serve como núcleo e estende seus recursos de simulação para fontes difusas de poluição, transporte de água e poluentes dentro de redes de drenagem, alagamentos, ciclos socioeconômicos da água, tratamento de águas residuais e regulação e purificação da água.

Esta integração facilita a interacção contínua entre os ciclos naturais e sociais da água, incorporando medidas de esponjas em múltiplas escalas e abordando a quantidade, a qualidade da água e os processos ecológicos. O modelo compreende cinco funções primárias de simulação:chuva-escoamento e carga poluente de fonte difusa, transporte de água e poluentes das redes de drenagem, regulação e purificação de terminais, ciclos socioeconômicos da água e avaliação e regulação do sistema de água.

A aplicação bem-sucedida do modelo do sistema de água urbano 5.0 em Wuhan, uma cidade central na aglomeração urbana do curso médio do rio Yangtze, demonstra a viabilidade do modelo na simulação de processos-chave do ciclo urbano da água. O modelo teve um bom desempenho na simulação dos processos de chuva-escoamento urbano, concentrações de nitrogênio total (TN) e fósforo total (TP) em corpos d'água e nos indicadores críticos de desenvolvimento socioeconômico.

Algumas medidas de controle foram propostas para pontos de alagamento, nível de preto e odor dos corpos d'água, níveis de eutrofização de lagos e desenvolvimento verde, respectivamente. Estas medidas reduziram a área máxima inundada numa precipitação que ocorre uma vez numa década em 32,6%, as massas de água pretas e odoríferas em 65% e o índice abrangente do estado trófico das massas de água em 37%. Também contribuíram para um aumento de 21% no desenvolvimento verde.

A teoria do sistema hídrico urbano 5.0 e seu modelo associado representa um avanço significativo na modelagem dos sistemas hídricos das cidades contemporâneas. Esta abordagem facilita a integração de diversas disciplinas relativas aos ambientes urbanos e à gestão da água.

Seguindo em frente, é imperativo aprimorar o sistema conceitual e teórico-técnico dos sistemas de água urbanos. Isso envolve refinar a estrutura do modelo, ampliar suas funcionalidades e reforçar a observação e coleta de dados relacionados aos processos do sistema hídrico. Esses esforços são essenciais para validar o desempenho das simulações de modelos e garantir sua precisão.

Mais informações: Jun Xia et al, Teoria do sistema hídrico urbano e seu desenvolvimento e aplicação de modelo, Science China Earth Sciences (2024). DOI:10.1007/s11430-023-1226-9
Informações do diário: Ciência China Ciências da Terra

Fornecido pela Science China Press

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