Interface entre o QGIS e o EPANET: uma ferramenta Python para criação, simulação e dimensionamento de redes de abastecimento de água

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Main Author: Santos Neto, Aloísio Ângelo dos
Publication Date: 2025
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
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Summary: Hydraulic models are essential tools for simulating water systems in different scenarios, optimizing the planning and operation of networks with greater efficiency and safety in the management of water resources. This research presents the development of UFC14, a plugin for the free and open source software QGIS, which integrates it with EPANET with the aim of automating the creation of hydraulic models. With UFC14 tools, users can generate models simply and automatically, reducing time and costs compared to the traditional manual method in EPANET and other software, in addition to offering useful guidance. Among its functionalities, the plugin allows the creation and editing of physical and non-physical components of the hydraulic model, the conversion of files between EPANET (.inp) and QGIS (.gpkg) formats, the performance of dynamic and static simulations through the Python module WNTR (Water Network Tool for Resilience) and the dimensioning of networks based on criteria such as Minimum Network Pressure (mca) and Maximum Unit Head Loss (m/km). To use UFC14, two base files are required: a vector or raster layer representing the street layout and a Digital Elevation Model (DEM) raster layer used to obtain the elevations. The plugin was validated using three case studies with different characteristics, allowing a comprehensive evaluation of its functionalities. In all tests, UFC14 demonstrated good performance in generating the hydraulic model (INP file), running simulations, sizing the distribution network and presenting results comparable to those obtained with UFC2.
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With UFC14 tools, users can generate models simply and automatically, reducing time and costs compared to the traditional manual method in EPANET and other software, in addition to offering useful guidance. Among its functionalities, the plugin allows the creation and editing of physical and non-physical components of the hydraulic model, the conversion of files between EPANET (.inp) and QGIS (.gpkg) formats, the performance of dynamic and static simulations through the Python module WNTR (Water Network Tool for Resilience) and the dimensioning of networks based on criteria such as Minimum Network Pressure (mca) and Maximum Unit Head Loss (m/km). To use UFC14, two base files are required: a vector or raster layer representing the street layout and a Digital Elevation Model (DEM) raster layer used to obtain the elevations. The plugin was validated using three case studies with different characteristics, allowing a comprehensive evaluation of its functionalities. In all tests, UFC14 demonstrated good performance in generating the hydraulic model (INP file), running simulations, sizing the distribution network and presenting results comparable to those obtained with UFC2.Modelos hidráulicos são ferramentas essenciais para simular sistemas de água em diversos cenários, otimizando o planejamento e a operação de redes com mais eficiência e segurança na gestão dos recursos hídricos. Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento do UFC14, um plugin para o software gratuito e de código aberto QGIS, que o integra ao EPANET com o objetivo de automatizar a criação de modelos hidráulicos. Com as ferramentas do UFC14, os usuários podem gerar modelos de forma simples e automática, reduzindo tempo e custos em comparação ao método manual tradicional no EPANET e em outros softwares, além de oferecer orientações úteis. Entre suas funcionalidades, o complemento permite a criação e edição de componentes físicos e não físicos do modelo hidráulico, a conversão de arquivos entre os formatos EPANET (.inp) e QGIS (.gpkg), a realização de simulações dinâmicas e estáticas por meio do módulo Python WNTR (Water Network Tool for Resilience) e o dimensionamento de redes com base em critérios como Pressão Mínima da Rede (mca) e Perda de Carga Unitária Máxima (m/km). Para utilizar o UFC14 é necessário dispor de dois arquivos base: uma camada vetorial ou raster representando o arruamento e uma camada raster do tipo Modelo Digital de Elevação (MDE), utilizada para obter as elevações. A validação do plugin foi realizada por meio de três estudos de caso com diferentes características, permitindo uma avaliação abrangente de suas funcionalidades. Em todos os testes, o UFC14 demonstrou bom desempenho na geração do modelo hidráulico (arquivo INP), na execução das simulações, no dimensionamento da rede de distribuição e na apresentação de resultados comparáveis aos obtidos com o UFC2.Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.Interface entre o QGIS e o EPANET: uma ferramenta Python para criação, simulação e dimensionamento de redes de abastecimento de águaInterface between QGIS and EPANET: a tool Python for creating, simulating and sizing water supply networksinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisRedes de distribuição de água;PluginEPANETPython (Linguagem de programação de computador)QGISWater distribution networksPluginEPANETPython (Computer program language)QGISCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOSinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://orcid.org/0009-0000-9533-6698http://lattes.cnpq.br/3913336761964753https://orcid.org/0000-0001-5134-7213http://lattes.cnpq.br/9250831617884112http://lattes.cnpq.br/57104873914078262025-02-03ORIGINAL2025_dis_aasantosneto.pdf2025_dis_aasantosneto.pdfapplication/pdf28410877http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/79989/1/2025_dis_aasantosneto.pdfe8030c9609862734dd082401d60a177bMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/79989/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/799892025-03-10 21:29:33.327oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-03-11T00:29:33Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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