Integration of EPANET in spatial database management system PostgreSQL/PostGIS: UrbanWater

Dissertação de Mestrado em Engenharia Geográfica, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraA definição de metodologias de gestão e operação mais eficientes de um sistema de abastecimento de água (SAA) não pode hoje em dia deixar de passar pela adoção de Sistemas de Informação Geográfica (SIG) dada a natureza espacial da informação decorrente da sua atividade. A partir de um SIG a informação pode ser utilizada para a construção e desenvolvimento de modelos de simulação hidráulica. Estes constituem uma ferramenta de apoio para a Entidade Gestora (EG) no projeto e operação de um SAA. A construção e atualização de um modelo hidráulico pode ser um processo moroso e consumidor de recursos. A atualização da informação cadastral torna o modelo desajustado e consequentemente menos rigoroso. A existência de duas bases de dados, uma para o cadastro e outra referente ao modelo, obriga a um esforço adicional da EG na sua manutenção. Apesar da existência de soluções destinadas à modelação hidráulica, dotadas de funcionalidades de ligação e uso da informação armazenada num SIG estas representam custos adicionais, podendo deter menor flexibilidade face a procedimentos existentes na EG ou a satisfazer novas necessidades. A presente dissertação teve como objetivo a definição de um modelo de dados destinado a caracterizar as componentes do SAA e a integração da capacidade de modelação hidráulica, baseada no modelo EPANET 2, no Sistema de Gestão de Base de Dados (SGBD) open source PostgreSQL, dotado da extensão espacial PostGIS. O sistema desenvolvido permite a construção do modelo, a corrida da simulação hidráulica e armazenamento dos resultados numa base de dados única. Os procedimentos e funções necessárias foram escritos em pgSQL ou Python, sendo a sua execução levada a cabo pelo uso de instruções SQL, permitindo ao utilizador a seleção entre diferentes front-ends ou aplicações SIG Desktop. Por fim efetuou-se uma aplicação prática do sistema desenvolvido, considerando-se o SAA de Casal do Ribeiro (Ourém), gerido pela Be Water S.A.. O sistema desenvolvido mostra que uma abordagem integrada permite a criação de um modelo hidráulico de modo expedito a partir da informação cadastral armazenada, possibilitando o mapeamento dos resultados obtidos e a criação de consultas ou vistas mediante a utilização das capacidades do SGBD.The establishment of more efficient management and operating approaches of a water supply system, cannot be done nowadays without the use of Geographical Information Systems (GIS). This fact is due to the spatial nature of data used and produced by the water utility. Within a GIS, the data could be used to develop and construct a hydraulic models. These are fundamental tools to support the design and operation of a water supply system. The construction and maintenance of a hydraulic model can be both a time and resource consuming process. The water supply data updating process renders the hydraulic model obsolete so less accurate. Using two databases, one for the GIS and another for the model, requires additional data updating efforts. In spite of the existence of hydraulic modeling softwares capable of connecting and importing GIS data, these solutions represent additional costs and may have lower flexibility to water utility existing procedures or sustaining future needs. This MSc dissertation aimed to design and implement a data model capable of characterizing water system’s main components and to integrate EPANET based hydraulic model into the open source database management system (DBMS) PostgreSQL, along with spatial extension PostGIS. The developed system is capable of assembling a hydraulic model, running a simulation and storing the results in a single database. The implemented procedures were coded in pgSQL or Python and can be executed using SQL instructions. This permits the user to choose among different front-ends or GIS Desktop solutions. Finally, a case study was conducted where the developed system was applied to Casal Ribeiro water system (Ourém), managed by Be Water S.A.. The implemented system showed that an integrated approach provides a fast method to create a hydraulic model using stored GIS data, in mapping results, and in creating queries or views using the DBMS capabilities