RESUMO A simulação do fluxo de água no solo em regiões semiáridas é fundamental para o gerenciamento de recursos hídricos escassos. Visando resultados mais precisos, a análise de sensibilidade (AS) dos parâmetros hidrodinâmicos envolvidos nas simulações é muito relevante. Este estudo tem como objetivo avaliar a influência dos parâmetros hidrodinâmicos na resposta hidrológica de um depósito aluvionar no leito seco do Rio Capibaribe utilizando o Hydrus-1D. Um método de análise de sensibilidade global proposto por Sobol foi escolhido para avaliar a sensibilidade da curva de infiltração de água no solo. Uma análise de convergência foi realizada para investigar a evolução dos índices com o aumento do tamanho da amostra. Os valores dos índices de sensibilidade apresentaram variações brutas no início das simulações para os diferentes parâmetros, mas convergiram dentro do conjunto de 10.000 amostras. Para parâmetros cujos índices de sensibilidade são mais próximos de 0, nota-se que 1.000 amostras (14.000 simulações) foram suficientes para que o índice convergisse para seu valor final. O índice de sensibilidade total e de primeira ordem calculado com 10.000 amostras apresenta os parâmetros n e Ks como os mais importantes, sendo expressamente mais influentes que os demais. escassos precisos AS (AS relevante Hydrus1D. Hydrus1D HydrusD Hydrus 1D. 1D D Hydrus-1D amostra 10000 10 000 10.00 0 notase nota se 1000 1 1.00 14.000 14000 14 (14.00 final importantes demais 00 10.0 100 1.0 14.00 1400 (14.0 10. 1. 14.0 140 (14. 14. (14 (1 (

ABSTRACT Simulation of water flow in the soil in semiarid regions is fundamental for managing scarce water resources. Aiming for more accurate results, the sensitivity analysis (SA) of the hydrodynamic parameters involved in the simulations is very relevant. This study aims to evaluate the influence of hydrodynamic parameters on the hydrological response of an alluvial deposit in the dry bed of the Capibaribe River using the Hydrus-1D. A global sensitivity analysis method proposed by Sobol was chosen to evaluate the sensitivity of the soil water infiltration curve. A convergence analysis was carried out to investigate the evolution of the indices with increasing sample size. Values of the sensitivity indices showed gross variations at the beginning of the simulations for the different parameters, but they converged within the set of 10,000 samples. For parameters whose sensitivity indices are closer to 0, it is noted that 1,000 samples (14,000 simulations) were sufficient for the index to converge to their final value. The total and first-order sensitivity index calculated with 10,000 samples present the parameters n and Ks as the most important, being expressly more influential than the others. resources results SA (SA relevant Hydrus1D. Hydrus1D HydrusD Hydrus 1D. 1D D Hydrus-1D curve size 10000 10 000 10,00 0 1000 1 1,00 14,000 14000 14 (14,00 value firstorder first order important others 00 10,0 100 1,0 14,00 1400 (14,0 10, 1, 14,0 140 (14, 14, (14 (1 (

RESUMO Esse trabalho apresenta uma simulação bidimensional da dinâmica da infiltração numa estrutura real de um pavimento permeável (PP) na cidade do Recife, representando de maneira mais realística a geometria do bulbo de infiltração e a dinâmica dos processos de redistribuição de água no PP. Foram realizados dezesseis ensaios de infiltração na superfície do PP utilizando o método Beerkan. Os parâmetros hidrodinâmicos da superfície do PP foram determinados aplicando o método inverso nos dados de infiltração. Simulações dos processos de transferência de água foram efetuadas com o Hydrus-2D utilizando as propriedades hidrodinâmicas correspondentes à maior e à menor condutividade hidráulica saturada observadas superficialmente. Observou-se características de infiltração satisfatórias no PP. O método inverso apresentou boa capacidade de ajuste às curvas de infiltração acumulada e de estimativa das propriedades hidrodinâmicas. As simulações usando o Hydrus-2D demonstraram que o processo de infiltração e redistribuição da água no subleito dependem das propriedades hidrodinâmicas do revestimento. (PP Recife Beerkan Hydrus2D HydrusD Hydrus 2D D superficialmente Observouse Observou se revestimento

ABSTRACT This work presents a two-dimensional simulation of infiltration dynamics in a real permeable pavement (PP) structure in the city of Recife, representing more realistically the geometry of the infiltration bulb and the dynamics of water redistribution processes in the PP. Sixteen infiltration tests were carried out on the PP using the Beerkan method. The hydrodynamic parameters of the PP surface were determined by applying the inverse method to the infiltration data. Simulations of water transfer processes were carried out with Hydrus-2D using the hydrodynamic properties corresponding to the highest and lowest saturated hydraulic conductivity observed on the surface. Satisfactory infiltration characteristics were observed in the PP. The inverse method showed good adjustment capacity to the accumulated infiltration curves and estimation of hydrodynamic properties. Simulations using Hydrus-2D demonstrated that the infiltration process and water redistribution in the subgrade depend on the hydrodynamic properties of the coating. twodimensional two dimensional (PP Recife data Hydrus2D HydrusD Hydrus 2D D coating

RESUMO O elevado processo de urbanização tem provocado profundas alterações nos componentes do ciclo hidrológico, ocasionando diversos problemas como inundações, degradação das águas pluviais, entre outros. As técnicas de Desenvolvimento de Baixo Impacto (LID) provaram ser uma alternativa viável e eficaz na gestão das águas pluviais, reduzindo o escoamento superficial e aumentando a capacidade de infiltração e evapotranspiração das áreas urbanas. A previsão do funcionamento de uma técnica compensatória como um pavimento permeável depende das propriedades hidrodinâmicas das camadas do pavimento permeável, bem como das propriedades hidráulicas do subsolo. Os modelos baseados na solução numérica da equação de Richards têm sido os mais utilizados para a estimativa dos processos de transferência de água. O objetivo deste trabalho foi investigar a influência dos parâmetros hidrodinâmicos no comportamento hidráulico de um pavimento permeável instalado na cidade de Recife-PE. O efeito de 5 parâmetros hidrodinâmicos foi analisado para um pavimento permeável altamente heterogêneo. Foi utilizado o modelo Hydrus 1-D para simular os processos de transferência de água num pavimento permeável. Inicialmente foi realizada uma análise de sensibilidade do grau de refinamento da malha para simulação dos processos de transferência no pavimento permeável. O método de superfície de resposta foi aplicado para a análise de sensibilidade aos parâmetros hidrodinâmicos. As estimativas foram realizadas para as escalas de tempo diária e horária. Como resultados, observou-se que a discretização espacial não exerceu influência nos cenários das variáveis de fluxo. O uso de uma escala de tempo diária diminuiu a influência dos eventos de maior intensidade de precipitação, subestimando a geração de escoamento superficial. A lâmina escoada apresentou maior sensibilidade aos parâmetros da camada superficial, principalmente à condutividade hidráulica saturada. A infiltração e recarga acumuladas apresentaram baixa sensibilidade à variação dos parâmetros. A estimativa da lâmina armazenada no perfil foi mais sensível aos parâmetros ‘θs’ e ‘n’ da camada de subbase. A utilização de dados de entrada climatológicos com diferentes resoluções temporais para a simulação dos processos de transferência de água na seção do pavimento permeável demonstrou que na resolução diária os parâmetros hidrodinâmicos apresentam maior influência que as variáveis climáticas. A utilizados de dados climatológicos com resolução temporal horária demonstrou que o escoamento superficial foi hipoteticamente controlado pelas variáveis meteorológicas. A análise de sensibilidade da malha e dos parâmetros pode influenciar pesquisas que busquem entender os processos de transferência de água em uma estrutura como um pavimento permeável através da equação de Richards, gerando um menor custo operacional e dando celeridade às simulações.

ABSTRACT The high urbanization process has caused profound changes in the components of the hydrological cycle, causing various problems such as flooding, rainwater degradation, among others. Low Impact Development (LID) techniques have proven to be a viable and effective alternative to stormwater management, reducing runoff, and increasing the infiltration and evapotranspiration capacity of urban areas. The operation prediction of a compensatory technique, such as permeable pavement, depends on the hydrodynamic properties of the permeable pavement layers and the subsoil properties. The numerical solutions based on the solution of Richards’ equation have been the most used to estimate water transfer processes. The objective of this work was to investigate the influence of hydrodynamic parameters on the hydraulic behavior of a permeable pavement installed in Recife-PE. The effect of 5 hydrodynamical parameters was analyzed for a highly heterogeneous permeable pavement. The Hydrus 1-D model was used to simulate water transfer processes on the permeable pavement. Initially, a sensitivity analysis of the mesh refinement degree was performed to simulate the transfer processes in the permeable pavement. The response surface method was applied to the hydrodynamic parameters to perform the sensitivity analysis. The calculations were carried out for hourly and daily time scales. As a result, it was observed that the spatial discretization had no influence on the scenarios of the flow variable. The use of a daily time resolution reduced the influence of events with higher precipitation intensity, underestimating the generation of runoff. The surface runoff showed higher sensitivity to the parameters of the superficial layer, especially to the saturated hydraulic conductivity. The cumulative infiltration and groundwater recharge showed low sensitivity when the hydrodynamic parameters of the retention curve and the saturated hydraulic conductivity varied. The volume of water stored in the profile showed higher sensitivity to the ‘θs’ and ‘n’ parameter of the subbase layer. The use of meteorological input data with different temporal resolutions for the simulation of the water transfer processes in the permeable pavement section demonstrated that the hydrodynamic parameters have a higher influence than the climatic variables in the daily resolution. The use of meteorological data with hourly temporal resolution demonstrated that runoff was hypothetically controlled by meteorological variables. The mesh and parameter sensitivity analysis can influence researches that seek to understand water transfer processes in a structure as a permeable pavement through the Richards’ equation, generating a lower operating cost and speeding up simulations.