Low Impact Development (LID) practices are low-cost adaptation alternatives to assist traditional drainage systems, aiming at mitigating the risks of hydrological extremes. In this project, a new nomenclature is used for LID, facing the extremes due to change in future scenarios and their adaptations. For example, when they are adapted for changes in land use and occupation, e.g. urbanization, they are called 1st generation LID (LID-1G). When incorporating adaptations of land use and climate change, they are called 2nd generation (LID-2G). Also, when the adaptation incorporates the recycling of resources for water-energy-food security, they are called 3rd generation (LID-3G). However, scientific gaps still remain because: few studies evaluate the combined qualitative and quantitative efficiency of LID-1G and LID-2G; for LID-3G, there is limited knowledge about incorporating climate change scenarios and resource recycling to reduce water-energy-food security risks; these gaps are still larger in areas of subtropical climate and when applied in a decentralized way. Therefore, this doctoral research enhances a new theoretical-experimental framework on a new LID-3G of bioretention, for decentralized use. The methodology addresses three stages: (1) analysis of design incorporating future scenarios with drivers of change of urbanization and climate; (2) new criteria for operation, maintenance and runoff volume and water quality monitoring for 3rd generation, in field scale and laboratory scale, (3) proposition and study of new evaluation coefficients aiming at resources recycling, contribution to water-energy-food security and local sustainability. The results were discussed under conditions of: (a) subtropical climate, (b) Brazilian urbanization standards, and (c) social demands for water-energy-food security.

Técnicas compensatórias de drenagem urbana sustentável (TCs) são alternativas de adaptação de baixo custo que auxiliam os sistemas clássicos de drenagem, visando a mitigação dos riscos de extremos hidrológicos. Neste projeto, uma nova nomenclatura é utilizada para TCs frente a estes extremos de cenários futuros de mudanças e suas adaptações. Por exemplo, quando são adaptadas para mudanças de uso e ocupação do solo, p. ex. da urbanização, são denominadas Técnicas Compensatórias de 1ª geração (TCs-1G). Quando incorporam adaptações de uso do solo e mudanças climáticas, são denominadas de 2ª geração (TCs-2G). Ainda, quando a adaptação incorpora a reciclagem de recursos para segurança hídrica-energética-alimentar, são denominadas de 3ª geração (TCs-3G). Contudo, vazios científicos ainda permanecem, porque: poucas pesquisas avaliam a eficiência quali-quantitativa, de forma combinada, das TCs-1G e TCs-2G. Também, para as TCs-3G, existe um conhecimento limitado quanto ao emprego de cenários de mudanças climáticas e reciclagem de recursos para redução de riscos de segurança hídrica-energética-alimentar. Ainda, estes vazios ainda são maiores em áreas de clima subtropical e quando aplicadas de forma descentralizada, espacialmente dentro da bacia hidrográfica. Assim, esta pesquisa de doutorado aprimora um marco teórico-experimental, a partir do desenvolvimento conceitual e experimental sobre novas TCs-3G para uso descentralizado e para segurança do nexo água-energia-alimentos. A metodologia aborda três etapas: (1) análise de dimensionamento incorporando cenários futuros sob mudanças de urbanização e clima, (2) novos critérios de operação, manutenção e monitoramento quali-quantitativo de TCs visando terceira geração, em escala de campo e em escala de laboratório, (3) proposição e estudo de novos coeficientes de avaliação visando reciclagem de recursos, contribuição para segurança hídrica-energética-alimentar e sustentabilidade do local. Os resultados foram discutidos sob condições de: (a) clima subtropical, (b) padrões brasileiros de urbanização e (c) locais com demandas sociais por segurança hídrica-energética-alimentar.