A urbanização associada as mudanças climáticas torna o planejamento e gestão dos recursos hídricos complexa. No que tange às cheias, diversas soluções de caráter estrutural buscam atacar o problema de picos excessivos, volumes excedentes e piora da qualidade da água nos centros urbanos. Diversas abordagens mundo a fora proporcionam novas linhas de pensamento em relação ao manejo dos recursos hídricos, à aplicação de técnicas mitigadoras de drenagem urbana e a seus critérios de projeto. Destacam-se as Best Management Practices (BPM) e Low-Impact Development (LID). De maneira geral, seus escopos focam na aplicação de seus princípios em direção aos objetivos de desenvolvimento sustentável (SDGs). As TCs (técnicas compensatórias) podem ser subdividas em (i) de controle na fonte, em (ii) escala de microdrenagem e em (iii), escala de bacia. Contudo, há ainda muita divergência em relação aos aspectos de projeto, desenho e simulação do comportamento hidrológico-hidráulico- qualitativo dessas técnicas. Em relação às biorretenções, diversos atributos as fazem ser uma das mais atrativas sob o ponto de vista de: (a) melhoria do aspecto visual, (b) melhoria da qualidade da água, (c) proteção contra erosão, proteção contra enchentes e redução de seu risco. Especialmente, em relação ao último atributo, muito se tem discutido sobre sua real aplicabilidade e/ou eficácia para biorretenções, uma vez que, usualmente, elas são desenhadas com o objetivo primordial de melhoria da qualidade de água. Assim, o objetivo desse trabalho é propor um modelo matemático fisicamente baseado para simular o escoamento em meio poroso não saturado, de modo a possibilitar a avaliação do comportamento hidráulico de biorretenções. O volume armazenado, a vazão de saída, a posição da camada de saturação, e a altura de ponding depth são variáveis de estado matematicamente resolvidas para uma dada condição de contorno de hidrograma e hietograma de entrada. De modo a avaliar um cenário de precipitações atualizado para a cidade de São Carlos - SP, uma nova curva IDF, maximizando indicadores estatísticos de ajuste, foi elaborada. Uma vez o modelo hidráulico elaborado e calibrado via experimentações em escala reduzida, utilizando volumes e vazões equivalentes entre escala real e reduzida, o projeto de uma técnica compensatória em escala de lote na EESC-USP campus II foi elaborado e a avaliação de sua eficiência generalizada, levando em conta indicadores como (i) potencial de enchentes, (ii) potencial de reuso e (iii) risco e incerteza da obra foi estimada. Funções de custo de implantação e manutenção foram construídas de modo a serem parte constituinte na relação de eficiência generalizada versus custo para cenários atuais de precipitação (1961-2018) e cenários futuros (2015-2050 e 2050-2100).

Urbanization associated with climate change makes planning and management of water resources a complex task. In terms of floods, several structural solutions seek to tackle the problem of excessive peaks, excess runoff volumes and worsening water quality in urban centers. Different approaches worldwide provide new lines of thought regarding the management of water resources, the application of mitigation techniques for urban drainage and its design criteria. Best Management Practices (BPM) and Low-Impact Development (LID) stand out. Overall, their scopes focus on applying their fundamental principles towards sustainable development goals (SDGs). CTs (compensatory techniques) can be subdivided into (i) source control, (ii) micro-drainage scale and (iii) basin scale. However, there is still a great divergence regarding design and simulation aspects of the hydrological-hydraulic-qualitative behavior of these techniques. Regarding to bioretentions, several attributes make them one of the most attractive from the point of view of: (a) improvement of the visual aspect, (b) improvement of water quality, (c) protection against erosion, protection against floods and reduction at your risk. The latter, however, has been extensively discussed about its real applicability and/or effectiveness for bioretentions since these techniques are usually designed with the primary objective of improving water quality. Thus, the objective of this work is to propose a physically based mathematical model to simulate the flow in an unsaturated porous medium, to enable the evaluation of the hydraulic behavior of bioretentions. The stored volume, output flow, saturation layer position, and ponding depth height are mathematically resolved as state variables for a given input hydrograph and hyetograph boundary condition. In order to assess an updated rainfall scenario for the city of São Carlos - SP, a new IDF curve, maximizing statistical adjustment indicators, was created. Once the hydraulic model was elaborated and calibrated via reduced-scale experiments, using volumes and flows equivalent between real and reduced scale, the project of a compensatory technique in real-scale at EESC-USP Campus II was elaborated and the evaluation of its generalized efficiency, considering indicators such as (i) flood potential, (ii) reuse potential and (iii) construction risk and uncertainty, was performed. Implementation and maintenance cost functions were constructed in such a way as to be a constituent part of the generalized efficiency versus cost relationship for current precipitation scenarios (1961-2018) and future scenarios (2015-2050 and 2050-2100).