Operação de Reservatórios Carlos de Oliveira Galvão Klécia Forte de Oliveira

1. Operação de Reservatórios Carlos de Oliveira Galvão Klécia Forte de Oliveira

2. O que é operação de reservatórios? Operaçãodereservatórios

3. O Balanço Hídrico do Reservatório St+1 = St + Pt + Qt – Et – Rt t é o intervalo de simulação atual e t+1 é o próximo St é o volume armazenado Pt é o volume de água precipitado sobre o lago Qt é a vazão afluente Et é o volume de água de evaporação e infiltração Rt é o volume retirado do reservatório para consumo Restrições: o volume máximo (ou a capacidade) K e o volume mínimo (ou o volume morto) Smin: Smin St K Operaçãodereservatórios

4. Modelos de Simulação para Operação de Reservatórios Simulam computacionalmente o balanço hídrico do(s) reservatório(s), para auxiliar na tomada de decisões sobre sua operação. Operaçãodereservatórios

5. Componentes dos Modelos de Simulação • Variáveis de entrada: são as quantidades hidrológicas (vazões afluentes, evaporação do lago), as demandas, os limites operacionais dos níveis do reservatório, etc. • Variáveis de estado: variam durante a simulação, como os volumes armazenados nos reservatórios. • Variáveis de saída: respostas da simulação, como as vazões liberadas para atendimento de uma certa demanda ou a escassez do sistema. Operaçãodereservatórios

6. Componentes dos Modelos de Simulação • Parâmetros: variáveis que caracterizam o sistema, como o volume mínimo e a curva cota-área-volume do reservatório. • Intervalo de tempo de simulação: intervalos mensais para estudos de conservação e intervalos diários para controle de cheias são os mais utilizados. Operaçãodereservatórios

7. Políticas de Operação • Níveis e volumes metas: definidos os níveis desejados para o reservatório, o operador tenta mantê-los enquanto satisfaz as demandas. Esta política é conhecida como curva-guia. • Curvas-guia condicionadas: as regras operacionais são função não só das curvas-guia como das previsões de vazões afluentes. Operaçãodereservatórios

8. Políticas de Operação • Zoneamento múltiplo de níveis: várias zonas de armazenamento são definidas e a cada uma corresponde um critério de liberação de água para consumo. Os reservatórios têm seus volumes armazenados alocados em faixas horizontais imaginárias, uma das quais é delimitada superiormente pelo nível de alerta. A política permite definir uma escala de prioridades de armazenamento para cada zona estabelecida. Operaçãodereservatórios

9. Níveis de Alerta como estratégia de operação de reservatórios

10. Cenário do Abastecimento de Água • Demanda crescente • Diminuição da disponibilidade hídrica • Possibilidade de colapso dos sistemas Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

11. Manejo do Sistema Balanço: Oferta x Demanda usuários sofram reduções mínimas de atendimento em caso de escassez hidrológica Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

12. Solução emergencial Racionamento de água Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

13. Motivação • Racionamento: • Início? • Fim? • Quanto? • Garantia da qualidade da água Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

14. Nível de Alerta • quando o volume acumulado no reservatório estiver abaixo do seu "nível ou volume de alerta", passa-se a racionar água, atendendo apenas uma parcela da demanda total prevista. • o objetivo implícito no conceito de nível de alerta é o de proporcionar ao sistema, sempre, o atendimento de alguma demanda, evitando o colapso total. Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

15. Nível de Alerta • Nível/volume do reservatório abaixo do qual implanta-se o racionamento • Define o início, o final e a magnitude do racionamento • Aumenta alcance do abastecimento Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

16. Nível de Alerta Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

17. Definição de Níveis de Alerta Decisão final Gerente ou Hidrólogo Responsável Modelos de simulação ou otimização Bom conhecimento Do comportamento hidrológico do sistema, dos procedimentos operacionais do reservatório, do comportamento dos usuários e dos modelos utilizados Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

18. Estabelecimento de níveis de alerta • Volume mínimo, máximo e inicial • curva C-A-V • - séries históricas de vazões • evaporação sobre o lago • demandas de água atuais Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

19. Nível de Alerta Nível de alerta Nível de racionamento de água Redução do atendimento Níveis deAlertacomoestratégiadeoperaçãodereservatórios

20. Nível de Alerta Estudo de caso: o reservatório Gramame-Mamuaba

21. Conflitos de Uso • ETA Gramame • ETA Marés • a montante: projetos de irrigação • a jusante: preservação dos ecossistemas (descargas de efluentes de indústrias) Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

22. Demandas para o Sistema Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

23. Cenários de demandas (l/s) Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

24. Simulações Modelo HEC-3 - Zoneamento múltiplo dos níveis - Escala de prioridades de armazenamento para cada zona Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

25. Objetivo Cenário Nível de alerta garantia integral do atendimento Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

26. Nível de Alerta via HEC-3 Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

27. Nível de Alerta via Programação Dinâmica Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

28. Nível de Alerta via Programação Dinâmica Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

29. Nível de Alerta via Programação Dinâmica Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

30. Nível de Alerta via Programação Dinâmica Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

31. Nível de Alerta via Programação Dinâmica Níveis deAlerta Estudode caso:Gramame - Mamuaba

32. Planejamento da Operação x Operação em Tempo Real

33. Nível de Alerta horizonte de planejamento – diretrizes de referência Simulação de cenários a curto prazo horizonte de gerenciamento – alternativas de decisão para operação em tempo real Planejamento da Operação xOperação em Tempo Real

34. Horizonte de Gerenciamento • Reavaliação das diretrizes de referência • Simulações • várias estratégias operacionais (níveis de alerta) • vários cenários hidrológicos (previsão climática e hidrológica) Planejamento da Operação xOperação em Tempo Real

35. Previsão Meteorológica x Operação de Reservatórios

36. Previsão Meteorológica • Significativo progresso no desenvolvimento de sistemas de previsão meteorológica de longo prazo. • Contribuem para a integração de dados a modelagem hidrológica distribuída e os sistemas de geoprocessamento. Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

37. Previsão Meteorológica • Nas regiões tropicais, os mecanismos oceânicos e atmosféricos que determinam a maior parte da variabilidade climática interanual já estão razoavelmente caracterizados, dando origem a diversos métodos de previsão de longo prazo da precipitação. Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

38. Previsão Meteorológica • Prever o comportamento da precipitação nas principais estações chuvosas do ano Previsãoclimática de curto prazo, sazonal, da variabilidade interanual, etc Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

39. Previsão Meteorológica • Aproveitamento da previsão meteorológica em recursos hídricos • Dificuldades: diferença de escalas, espacial e temporal, entre os processos que controlam o clima no horizonte sazonal e os processos hidrológicos relevantes ao manejo de recursos hídricos Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

40. Previsão Climática no Nordeste Regime climático das 4 sub-regiões (norte, leste e sul do NEB e pré-Amazônia) Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios Sub-regiões climáticas do Nordeste do Brasil (adaptada de Nobre e Molion, 1988, e Cadier, 1994).

41. Previsão Climática no Nordeste Mecanismos de geração de precipitação - as frentes frias e os ventos alta subtropical • El Nino • zona de convergência secundária • posição da ZCIT • variação da TSM • gradiente de temperatura norte-sul • etc Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

42. Previsão Climática no Nordeste • Previsão de precipitação sazonal • Previsão da variabilidade interanual da precipitação na região sob várias abordagens: • modelos univariados • regressão múltipla e outros modelos multivariados • Modelos de Circulação Global (MCGs) e • análise conceitual subjetiva de padrões das principais variáveis atmosféricas e oceânicas Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

43. Previsão Climática no Nordeste • Previsão de precipitação sazonal • Uso em manejo de recursos hídricos  tipo de informação: • Categorizados  probabilísticos  não probabilísticos • Pontuais  probabilístico •  não probabilísticos Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

44. Previsão Climática no Nordeste • Previsão de precipitação sazonal • Uso em manejo de recursos hídricos  tipo de informação: • Categorizados  probabilísticos  não probabilísticos • Pontuais  probabilístico •  não probabilísticos Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

45. Previsão Climática no Nordeste • Aplicação da previsão a operação de reservatórios • Pouco se utiliza previsões de vazões e/ou volumes escoados sazonais • Prática corrente disseminar aos usuários, a partir da pré-estação chuvosa, a previsão de precipitação Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

46. Previsão x Armazenamento • Métodos de previsão de precipitação: previsão apresentada em três ou cinco categorias • Probabilidades de ocorrência para cada uma das cinco categorias, para a próxima estação chuvosa • Incerteza associada à previsão Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

47. Previsão x Armazenamento Métodos de previsão de precipitação: • Diferentes formatos de entrada nos modelos hidrológicos • Reamostragem estatística  série sintética Previsão Meteorológica xOperação de Reservatórios

48. Exemplo: Reservatório Epitácio Pessoa Caracterização do problema

49. Exemplo: Reservatório Epitácio Pessoa Armazenamento histórico no açude Operação de Reservatórios Exemplo: Epitácio Pessoa

50. Exemplo: Reservatório Epitácio Pessoa Retiradas de água e perdas por evaporação em 1998-2000 no açude Operação de Reservatórios Exemplo: Epitácio Pessoa