Integração do BIM Geotécnico e GIS para avaliação de áreas de recarga de aquíferos no contexto de cidades inteligentes

Abstract

A água presente nos aquíferos possui distintos usos no Distrito Federal (DF). Com o aumento da demanda por água doce e a sua captação nos aquíferos torna-se necessária uma gestão ativa desses recursos hídricos. As áreas da superfície em que na ocorrência de precipitações possibilitam a infiltração de água e o seu transporte até os aquíferos são denominadas de áreas de recarga. Na área de infraestruturas, o uso do BIM está em ascensão e frequentemente associado ao uso de ferramentas GIS, a integração entre as tecnologias é usualmente denominada de GeoBIM. A Indústria 4.0 contempla as inovações que impactam os processos de produção da era atual, como os grandes bancos de dados, as cidades inteligentes, o aprendizado de máquina e o GeoBIM. O objetivo geral da dissertação é caracterizar áreas de recargas de aquíferos no DF do ponto de vista geológico-geotécnico, com o apoio do BIM Geotécnico e ferramentas GIS para desta forma permitir tomadas de decisão em ações de monitoramento e de intervenção. Por objetivos específicos almeja-se propor um Plano de Execução GeoBIM (GEP) para orientar o desenvolvimento dos trabalhos, compilar um banco de dados geoespacial do DF com foco em recarga de aquíferos, gerar uma carta de aptidão de recarga de aquíferos para o DF, realizar um estudo de caso em uma área piloto da FAL-UnB, aplicar padrões interoperáveis em dados geotécnicos e criar conexões dinâmicas entre ferramentas BIM e GIS. Para o GEP uma estrutura de tópicos foi elaborada, com descrições e aplicações no contexto do trabalho. A partir do banco de dados geoespacial, uma análise multicritério por AHP no QGIS foi realizada. Os critérios adotados foram, em ordem decrescente de peso de importância: litologia, precipitação, geomorfologia, declividade, pedologia, profundidade do nível de água, distância de drenagem, uso e cobertura e rugosidade. Um código em Python foi escrito para facilitar o cálculo dos pesos do método AHP. Um estudo de caso foi realizado para uma área piloto na FAL-UnB, conforme a Metodologia de Detalhamento Progressivo, com o refinamento dos critérios utilizados na análise do DF e dados de sensores IoT de coluna de água. Os produtos cartográficos gerados foram comparados com estudos anteriores por meio de análises cruzadas. Padrões de dados interoperáveis foram aplicados para os resultados de sondagens a trado mecânico e ensaios de laboratório da área piloto na FAL-UnB. Uma aplicação do BIM Geotécnico foi realizada para a FAL-UnB, com a visualização 2D e 3D das sondagens e a inserção de informações. Uma aplicação para as sondagens foi realizada com o ArcGIS GeoBIM, a partir da conexão dinâmica entre as nuvens Autodesk e Esri. Também foram realizados testes de interoperabilidade entre o Autodesk Civil 3D e ArcGIS Pro. Uma proposta de padronização de dados foi elaborada para o ensaio com o permeâmetro de Guelph. Destaca-se que a análise multicritério aplicada no contexto de recarga de aquíferos foi satisfatória, com a identificação de áreas de maior e menor aptidão nas áreas de estudo. A escala dos dados utilizados e a subjetividade na determinação dos pesos AHP foram limitações observadas. Aplicações do conceito GeoBIM podem ser explorados em outras plataformas. A integração entre tecnologias para a geotecnia no contexto da Indústria 4.0 requer dados estruturados, o que torna fundamental iniciativas com foco em padronização.